Survol de la norme CSA C22.10-10 s'appliquant aux systèmes PV pour une installation sécuritaire et durable.

Partie 1 – Normes et certifications des produits Partie 2 – Code section 10: MALT, régime de neutre et continuité des masses Partie 3 – Code section 50: Les systèmes photovoltaïques (PV) Partie 4 – Charges des circuits et facteurs de demande Partie 4 – Méthode de câblage

NORMES ET CERTIFICATIONS DES PRODUITS PARTIE 1 NORMES ET CERTIFICATIONS DES PRODUITS

NORMES ET CERTIFICATIONS DES PRODUITS MARQUE D’APPROBATION (02-028) 1) Est considéré approuvé, tout appareillage électrique ou bâtiment usiné ayant reçu une certification par l’un des organismes suivants : cUL: Underwriters’ Laboratories CAN/CSA: L'Association canadienne de normalisation cETL: Services d’essais Intertek AN ltée (maintenant ITS) cTUV: Rheinland of North America Inc.

NORMES ET CERTIFICATIONS DES PRODUITS MODULES SOLAIRES PHOTOVOLTAÏQUES Norme de sécurité UL 1703: Flat-Plate Photovoltaic Modules and Panels ULc ORD-C1703 ou IEC 61730: Qualification pour la sûreté de fonctionnement des modules photovoltaïques Norme de performances PV cristallins CAN/CSA-C61215 ou IEC 61215: Crystalline silicon terrestrial photovoltaic (PV) modules, Design qualification and type approval Norme de performances PV couches minces CAN/CSA-C61646 ou IEC 61646: Thin film terrestrial PV modules - Design qualification and type approval.

NORMES ET CERTIFICATIONS DES PRODUITS

NORMES ET CERTIFICATIONS DES PRODUITS ONDULEURS/RÉGULATEURS ET AUTRE ÉLECTRONIQUE D’UN SYSTÈME CSA C22.2 No.107-01: General Use Power Supplies

NORMES ET CERTIFICATIONS DES PRODUITS POUR RACCORDEMENT AU RÉSEAU D’HYDRO-QUÉBEC E.12-07: Exigences relatives au raccordement de la production décentralisée utilisant des onduleurs de faible puissance au réseau de distribution basse tension d'Hydro-Québec. « Pour les centrales de 300 kW et moins, l'utilisation des fonctions de protection intégrées dans certains onduleurs pourrait être acceptée par le distributeur, suite à une analyse particulière. La certification de ces équipements à la norme CSA C22.2 no 107.1-01 ou toute version plus récente représente une exigence minimale. »

PARTIE 2 CODE SECTION 10: MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES BUTS VISÉS PAR LES MALT Prévenir les chocs et les dommages matériels Faciliter le fonctionnement des appareils de protection RISQUES ÉLECTRIQUES Éblouissement et brûlures Projection/déflagration Électrisation: passage du courant pouvant causer des blessures Électrocution: passage du courant causant la mort

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES EFFET DU COURANT SUR LE CORPS HUMAIN COURANT (mA c.a.) CONSÉQUENCES 0.5 Sensation 10 Incapacité à lâcher prise 25 Asphyxie si >3 minutes 100 Fibrillation ventriculaire 1000 Marques électriques 2000 Inhibition des centres nerveux 20000 Brûlures très importantes La résistance du corps humain est environ 1000 Ω en moyenne La résistance de contact varie beaucoup selon la situation (gants, mains sèches, mains humides, blessures, etc.)

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES EFFET DU COURANT SUR LE CORPS HUMAIN

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES EXEMPLE :

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES CARACTÉRISTIQUES D’UN CIRCUIT DE MALT Le trajet de terre doit: Être continu Être permanent Avoir un courant admissible permanent (code tableau 16-17) Éviter la circulation de courants indésirables Avoir une impédance suffisamment faible pour limiter l'élévation de tension Permettre le bon fonctionnement des appareils de protection

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES TENSION DE PAS ET DE TOUCHE Beaucoup d’installations solaires sont faites hors réseau. Des tiges de terres devront être installées dans plusieurs types de sol.

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES RÉSISTANCE D’UNE TIGE DE MALT Lorsqu’un courant de défaut survient, le courant acheminé à la terre se distribue sous forme de lignes équipotentielles. Il est important de couvrir la plus grande surface possible comme le montre le tableau suivant. Les valeurs typiques de résistivité des sols sont mesurées à 7.6 mètres.

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES ÉQUIPEMENTS SPÉCIFIQUES DE MALT POUR PHOTOVOLTAÏQUE

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES ÉQUIPEMENTS SPÉCIFIQUES DE MALT POUR PHOTOVOLTAÏQUE

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES EXERCICE 1: Raccordement d’un réseau de MALT avec modules solaires et supports.

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES PARAFOUDRES, PARASURTENSEURS ET PARATONNERRES Quand l’air devient assez ionisé pour permettre un chemin direct au courant, il se produit un éclair électrique pouvant acheminer un courant vers la terre ayant une amplitude pouvant atteindre jusqu’à 100 kA. Les structures sur les bâtiments, tels les panneaux solaires ou les éoliennes peuvent faire augmenter le risque qu’un éclair frappe le bâtiment. Comme il a été expliqué précédemment, les supports doivent être mis à la terre. Cela fait en sorte que le point de terre est élevé au-dessus du bâtiment, facilitant ainsi le chemin de la foudre. En se protégeant des défauts pouvant provenir de l’intérieur, on augmente le risque de la foudre.

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES PARAFOUDRES, PARASURTENSEURS ET PARATONNERRES Paratonnerres Ils sont simplement des tiges de métal qui dépassent la partie la plus haute d’une structure afin de canaliser l’éclair vers le sol à travers un conducteur. Il est possible, de cette manière, à empêcher que le courant ne suivre un chemin aléatoire dans la structure d’un bâtiment. Il n’est pas sans danger, car il peut créer des surtensions à la terre près du câble. Installation: Les paratonnerres doivent être installés sur les coins, rebords et toutes surfaces exposées de l’immeuble. Requièrent une licence d’entrepreneur particulière pour son installation.

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES PARAFOUDRES, PARASURTENSEURS ET PARATONNERRES Parafoudre et Parasurtenseurs Selon le vocabulaire électrotechnique international, un parafoudre est un « appareil destiné à protéger le matériel électrique contre les surtensions transitoires élevées et à limiter la durée et souvent l'amplitude du courant. On emploie aussi le terme parasurtenseur Ils sont conçu pour écrêter une surtension afin qu’elle n’excède pas une valeur prédéterminée. La fonction du parafoudre est différente de celle d'un paratonnerre : alors qu'un paratonnerre a pour rôle de protéger une structure contre les coups directs de la foudre, le parafoudre (ou parasurtenseur) protège les installations électriques et de télécommunications contre les surtensions en général qui peuvent avoir pour origine la foudre ou la manœuvre d'appareils électriques (surtensions dites de manœuvre). Installation: Un parafoudre doit être installé sur tout conducteur provenant de l’extérieur et pénétrant dans le bâtiment. Un parasurtenseur doit être installé sur chaque équipement sensible à protéger.

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES TECHNOLOGIES DE PARAFOUDRES ET PARASURTENSEURS

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES TECHNOLOGIES DE PARAFOUDRES ET PARASURTENSEURS ÉCLATEURS: Exemple: Éclateur 500V

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES TECHNOLOGIES DE PARAFOUDRES ET PARASURTENSEURS MOV (Metal Oxyde Varistor): Ce sont les plus utilisés dans l’industrie.

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES TECHNOLOGIES DE PARAFOUDRES ET PARASURTENSEURS EXEMPLE:

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES PARAFOUDRES RACCORDÉS AUX BRANCHEMENTS SECONDAIRES — AU PLUS 750 V (10-1000) 1) Si un parafoudre est raccordé à un branchement secondaire, le raccordement aux conducteurs de branchement et celui au conducteur de mise à la terre doivent être aussi courts que possible. 2) Il est permis d’utiliser comme conducteur de mise à la terre : a) le conducteur de branchement mis à la terre ; b) le conducteur commun de mise à la terre ; c) le conducteur de mise à la terre de l’appareillage de branchement ; ou d) un conducteur de mise à la terre distinct. 3) Le conducteur assurant la continuité des masses ou le conducteur de mise à la terre doit être en cuivre, de grosseur au moins égale à 6 AWG

MISE À LA TERRE, RÉGIME DE NEUTRE ET CONTINUITÉ DES MASSES EXIGENCES D’INSTALLATION ET DE PROTECTION POUR LES CONDUCTEURS DE MISE À LA TERRE DE PARAFOUDRES (10-1002) Le conducteur de mise à la terre des parafoudres doit : a) s’il est sous enveloppe métallique, être relié à cette enveloppe protectrice aux deux extrémités ; et b) être installé et protégé conformément à l’article 10-806.

CODE SECTION 50: LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES PARTIE 3 CODE SECTION 50: LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES

LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES DOMAINE D’APPLICATION (50-000) La section 50 s’applique à l’installation de systèmes photovoltaïques solaires, sauf si la tension et le courant sont limités, conformément à l’article 16-200 1) a) et b) comme dans les cas suivants: Pour des circuits entre 0V et 20V où le courant ne dépasse pas 5A. Pour des circuits entre 0V et 20V où le courant des batteries est limité à 7.5A. Pour des circuits entre 20V et 30V où le courant ne dépasse pas (100/Vco)A. Pour des circuits entre 20V et 30V où le courant des batteries est limité à 5A. Pour des circuits entre 0V et 30V d’où le courant provient d’un transformateur pour les circuits de classe 2. Pour des circuits entre 0V et 30V d’où le courant provient d’un dispositif dont la puissance de sortie est de classe 2.

LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES TERMES SPÉCIAUX (50-002)

LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES MARQUAGE (50-004) Les dispositifs de sectionnement du circuit de sortie photovoltaïque doivent avoir un marquage permanent disposé à un endroit accessible indiquant : a) La tension et le courant nominal b) La tension nominale à circuit ouvert c) Le courant nominal de court-circuit

LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES TENSION NOMINALE DU CIRCUIT D’ENTRÉE PHOTOVOLTAÏQUE (50-006) La tension nominale des circuits d’entrée photovoltaïques doit être la tension nominale à circuit ouvert de la source d’alimentation photovoltaïque multipliée par 125 %. Vnom = Vco X 1.25 COURANT NOMINAL DES CIRCUITS D’ENTRÉE PHOTOVOLTAÏQUES (50-008) S’il n’y a pas de dispositifs de protection contre les surintensités, le courant nominal du circuit d’alimentation photovoltaïque doit être le courant de court-circuit nominal de toutes les sources d’alimentation photovoltaïques multiplié par 125 %. Inom = Icc X 1.25

LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES DISPOSITIFS DE PROTECTION CONTRE LES SURINTENSITÉS POUR APPAREILS ET CONDUCTEURS (50-010) Les conducteurs et appareils photovoltaïques doivent être munis de dispositifs de protection contre les surintensités conformément à la section 14, sauf si le courant de court-circuit disponible n’est pas supérieur au courant admissible de l’appareil ou du conducteur. Lors de la mise en parallèle des modules PV au boîtier de combinaison, si la somme des courants de court-circuit des modules dépasse le courant admissible d’un conducteur des modules PV, alors chaque câble du circuit de sortie PV doit être muni d’un dispositif de protection accessible.

LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES EXEMPLE: Cinq séries de modules solaires Jinko 250W munis de câble #10AWG (30A) mis en parallèle auront un courant de court-circuit de : 5 X 8.28A X 1.25 = 51.75A Un défaut qui survient en aval du boîtier de combinaison entraînera un courant supérieur au courant admissible des conducteurs de chaque module.

LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES DISPOSITIF DE SECTIONNEMENT (50-012) 1) Un dispositif doit débrancher le matériel, y compris le système de conditionnement d’énergie des conducteurs non mis à la terre de toute source d’alimentation. 3) Un circuit de sortie photovoltaïque ayant une tension de service égale ou supérieure à 50 V doit être équipé d’un dispositif qui en assure la mise hors service et l’isole.

LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES DISPOSITIF DE SECTIONNEMENT (50-012)

LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES EXERCICE 2: FABRICATION D’ÉTIQUETAGE APPROPRIÉ Système PV autonome de 36 modules 250 W ET Solar. Le système est muni de 2 régulateurs de charge Xantrex XW MPPT 80A 600V. Dans chaque régulateur, 18 modules y sont raccordés ( 2 séries de 9). A) Où devriez-vous installer les étiquettes et combien d’étiquettes devront être installées? B) Fabriquer l’étiquette à l’aide des fiches techniques :

LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES EXERCICE 2: SOLUTION: A) Le marquage devra se situer à un endroit accessible au dispositif de sectionnement pour le circuit de sortie PV. Soit aux boîtiers de combinaison pour des installations en réseau, soit aux sectionneurs en aval des boîtiers pour des systèmes hors réseau B) La note de l’article 50-004 à l’appendice B nous informe que le marquage indique les niveaux d’accroissement de la puissance de sortie qui peuvent être produits par un système réfléchissant utilisé pour l’augmentation du rayonnement. Donc dans les pires conditions d’utilisation. En période hivernale, à des températures très basses, il se peut que la tension augmente au-dessus de la tension maximale inscrite sur la plaque signalétique Vnom = 1,25 X 9 X 30,43Vcc = 342Vcc Inom = 1,25 X 2 X 8.22A = 21A Vmax = 9 X 37.7Vcc X 1.25 = 424Vcc Icc = 2 X 8.69A X 1.25 = 22A

LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES CÂBLAGE (50-014) Malgré la section 12, il est permis d’utiliser des cordons souples hyper-résistants d’un type spécifié au tableau 11 pour l’interconnexion des modules à l’intérieur d’un générateur photovoltaïque. FICHES ET DISPOSITIFS DE CÂBLAGE SIMILAIRES (50-016) Il est permis d’utiliser des fiches et des dispositifs de câblage similaires pour le raccordement d’un cordon souple entre des modules et des panneaux :

LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES AGENCEMENT DES CONNEXIONS DES MODULES (50-018) Les connexions d’un module ou d’un panneau doivent être agencées de façon que le retrait du module ou du panneau d’un circuit d’entrée photovoltaïque n’entrave pas un conducteur de continuité des masses à un autre appareillage d’entrée photovoltaïque. EXERCICE 3: Raccordement de modules en parallèle et en série.

LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES SOLAIRES RACCORDEMENT DES SYSTÈMES INTERCONNECTÉS (50-020) 1) Le raccordement d’un système interconnecté entre le système de conditionnement d’énergie et le distributeur d’électricité doit être conforme à la section 84. (Doit être approuvé CSA C22.2 No.107-01) 2) Un système de conditionnement d’énergie servant à l’interconnexion doit être approuvé à cette fin. 3) Chaque raccordement de système peut être exécuté à un disjoncteur ou autre dispositif de sectionnement à fusibles réservé à cette fin, sur le côté charge du coffret de branchement. La figure suivante montre comment s’y prendre:

CODE SECTION 8: CHARGE DES CIRCUITS ET FACTEUR DE DEMANDE PARTIE 4 CODE SECTION 8: CHARGE DES CIRCUITS ET FACTEUR DE DEMANDE

CHARGE DES CIRCUITS ET FACTEUR DE DEMANDE Dans le domaine de l’énergie renouvelable, il faut limiter les pertes au maximum. Il est toujours plus avantageux et rentable d’économiser un watt plutôt que d’en produire un. Il faut toujours garder cette idée en tête. La chute de tension dans les câbles est probablement le point le plus important. En négligeant cet aspect, cela peut rendre inopérant un système simple. En règle générale, 5% de chute de tension dans la partie CC est le maximum envisageable. Le minimum sera le mieux.

CHARGE DES CIRCUITS ET FACTEUR DE DEMANDE CHUTE DE TENSION (8-102) 1) La chute de tension d’une installation doit : a) être basée sur la charge calculée de l’artère ou du circuit de dérivation ; b) ne pas dépasser 5 % à partir du côté alimentation du branchement du consommateur (ou son équivalent) jusqu’au point d’utilisation ; et c) ne pas dépasser 3 % dans une artère ou une dérivation. Les données suivantes, à titre indicatif, montrent d’où provient la résistance d’un câble. En résumé, la résistance dépend du matériau, de sa longueur et de sa grosseur.

CHARGE DES CIRCUITS ET FACTEUR DE DEMANDE

CHARGE DES CIRCUITS ET FACTEUR DE DEMANDE EXERCICE 7: Système photovoltaïque autonome de 36 modules 250W Jinko. Le système est muni de 2 régulateurs de charge Xantrex XW MPPT 80A 600V. Dans chaque régulateur, 18 panneaux y sont raccordés ( 2 séries de 9). Les modules sont situés à 125m des régulateurs de charges. Quelle est la grosseur de câble nécessaire à une chute de tension maximale de 5%?

CHARGE DES CIRCUITS ET FACTEUR DE DEMANDE EXERCICE 7: Système photovoltaïque autonome de 36 modules 250W Jinko. Le système est muni de 2 régulateurs de charge Xantrex XW MPPT 80A 600V. Dans chaque régulateur, 18 panneaux y sont raccordés ( 2 séries de 9). Les modules sont situés à 125m des régulateurs de charges. Quelle est la grosseur de câble nécessaire à une chute de tension maximale de 5%? SOLUTION:

CHARGE DES CIRCUITS ET FACTEUR DE DEMANDE EXERCICE 7: Système photovoltaïque autonome de 36 modules 250W Jinko. Le système est muni de 2 régulateurs de charge Xantrex XW MPPT 80A 600V. Dans chaque régulateur, 18 panneaux y sont raccordés ( 2 séries de 9). Les modules sont situés à 125m des régulateurs de charges. Quelle est la grosseur de câble nécessaire à une chute de tension maximale de 5%? SOLUTION: VÉRIFICATION: Plus la tension est élevée, plus la distance qu’il sera possible de parcourir sera grande. Donc il est important de bâtir la plus grande tension possible (≤600Vcc) afin de diminuer le calibre du conducteur.

CHARGE DES CIRCUITS ET FACTEUR DE DEMANDE UTILISATION DES FACTEURS DE DEMANDE (8-106) Le courant nominal des interrupteurs et des conducteurs, calculé selon cette section, doit être considéré comme un minimum ; toutefois, il est permis d’utiliser, s’ils sont acceptables, des conducteurs et des interrupteurs dont le courant nominal est tout juste inférieur à l’usage courant, pourvu que le courant admissible ne soit pas inférieur de plus de 5 % au minimum déterminé dans cette section. Programme chute de tension

CODE SECTION 12: MÉTHODE DE CÂBLAGE PARTIE 5 CODE SECTION 12: MÉTHODE DE CÂBLAGE

MÉTHODE DE CÂBLAGE Tel qu’il a été expliqué précédemment, les pertes sont très importantes dans le domaine de l’énergie renouvelable. À cette sortie, c’est encore du courant continu. Jusqu’aux onduleurs, il est important de ne pas installer de câbles torsadés par exemple, du câble de type "TECK". Même si celui-ci peut, à première vue, représenter la meilleure solution pour les câbles enfouis.

MÉTHODE DE CÂBLAGE Le fait de permuter le positif et le négatif créé un champ tournant qui induit un effet inductif parasite dans le câble. En résumé, cela augmente l’impédance (résistivité) du câble donc les pertes. Dans cette optique, s’il y a lieu d’installer des câbles enfouis, se référer à la section 12 du code en évitant les câbles TECK.

MÉTHODE DE CÂBLAGE CONDUCTEURS SOUS CONDUITS (12-1014) 4) Le nombre maximal de conducteurs ou de câbles multiconducteurs dans un conduit doit être tel que les conducteurs ou les câbles ainsi que leur enveloppe n’occasionnent pas un remplissage du conduit, supérieur à celui qui est prescrit au tableau 8 et, pour la détermination de ce remplissage : a) la section intérieure des différentes grosseurs de conduit doit être celle qui est prescrite au tableau 9 ;

MÉTHODE DE CÂBLAGE

MÉTHODE DE CÂBLAGE EXERCICE 8: Dans l’exercice précédent, en vous aidant de la fiche technique du câble USE-2 et des tableaux 8 et 9, déterminer la grosseur du conduit à installer pour se rendre des modules au boîtier de combinaison. Note, la MALT est du #6 AWG de 4.5 mm de diamètre. Une section de câble se calcule SOLUTION:

MÉTHODE DE CÂBLAGE EXERCICE 8: Dans l’exercice précédent, en vous aidant de la fiche technique du câble USE-2 et des tableaux 8 et 9, déterminer la grosseur du conduit à installer pour se rendre des modules au boîtier de combinaison. Note, la MALT est du #6 AWG de 4.5 mm de diamètre. Une section de câble se calcule SOLUTION: Nombre de câbles : 10 x USE-2 # 10 Awg et 1 x MALT #6AWG Tableau 8 : Remplissage max pour 11 conducteurs = 40% Fiche technique : 1 conducteur # 10 Awg USE-2 =

MÉTHODE DE CÂBLAGE EXERCICE 8: SOLUTION: Tableau 9 : Volume de remplissage max de 40% Conduit de 35mm (1¼’’)

FIN