Protection contre les arcs électriques DC en PV : NEC 690.11 vs IEC 63027

Réponse rapide

La protection contre les arcs électriques CC photovoltaïques est une fonction de sécurité dédiée à la détection des arcs dangereux dans les circuits photovoltaïques. Elle n'est pas assurée automatiquement par un fusible, un disjoncteur miniature (MCB) CC, un parafoudre (SPD), un sectionneur ou un dispositif de détection d'arc CA résidentiel ordinaire.

Les deux références les plus souvent comparées servent des objectifs différents :

NEC 690.11 est une exigence du code d'installation nord-américain. Dans les éditions récentes du NEC, les systèmes photovoltaïques avec des circuits CC fonctionnant à 80 V CC ou plus entre conducteurs nécessitent généralement une protection contre les arcs électriques photovoltaïques homologuée, sous réserve de l'édition du NEC adoptée, de ses exceptions, des amendements locaux et de l'autorité compétente (AHJ).
IEC 63027:2023 est une norme internationale de performance et d'essai des produits pour les équipements qui détectent, et éventuellement interrompent, les arcs CC dans les circuits photovoltaïques jusqu'à 1500 V CC. Elle n'exige pas en soi que chaque pays ou chaque projet photovoltaïque installe de tels équipements.
UL 1699B est une norme de produit nord-américaine utilisée pour les équipements de protection contre les arcs électriques en courant continu dans les installations photovoltaïques.

Le point technique central est le suivant :

Un arc série peut transporter moins de courant que la charge de fonctionnement normale. La protection contre les surintensités standard peut donc rester fermée alors que l'arc continue de produire une chaleur concentrée.

Principaux enseignements

La norme NEC 690.11 indique à un concepteur quand une installation nécessite une protection dans le cadre d'un référentiel NEC adopté ; la norme IEC 63027 indique à un fabricant ou à un acheteur comment les équipements de détection d'arc photovoltaïque sont classés et testés dans le cadre de son champ d'application.
La norme IEC 63027 concentre ses procédures de test sur les arcs série. Elle reconnaît les équipements de détection seule ainsi que les équipements combinant détection et interruption.
Un onduleur solaire marqué "AFCI" ne doit pas être approuvé sur la seule base de cet acronyme. Confirmez sa certification ou sa norme d'essai, la couverture du circuit protégé, la plage de tension/courant, le nombre de chaînes et de canaux, la méthode d'interruption, le micrologiciel et le comportement de reconnexion.
L'ouverture de l'entrée de l'onduleur peut éteindre un arc série dans le chemin de courant surveillé, mais cela ne prouve pas que tout arc parallèle ou lié à la terre possible sera éliminé. L'architecture de protection doit correspondre au type de défaut.
Le raccordement des connecteurs, la qualité du sertissage, le couple de serrage des bornes, le support des câbles, l'étanchéité et les rapports de mise en service restent essentiels. L'électronique de détection d'arc ne peut compenser une mauvaise pratique d'installation photovoltaïque.

Qu'est-ce qu'un défaut d'arc CC photovoltaïque ?

Un arc est une décharge électrique auto-entretenue à travers un gaz ionisé. Dans un champ photovoltaïque, la lumière du soleil maintient les modules sous tension, et le courant continu ne présente pas de passage naturel par zéro comme une forme d'onde alternative. Une fois qu'un arc devient stable, il peut continuer à chauffer une petite zone d'un connecteur, d'un conducteur, d'une borne, d'une boîte de jonction ou d'un module.

Les points d'amorçage courants incluent :

un connecteur qui n'est pas entièrement inséré ;
des contacts issus de combinaisons de connecteurs non approuvées ;
un sertissage incorrect ou incomplet ;
une borne de coffret de jonction ou d'isolateur desserrée ;
un conducteur fracturé par flexion, vibration ou un mauvais support de câble ;
une isolation endommagée par abrasion, des animaux, une exposition aux UV ou des travaux d'installation ;
de l'humidité, une contamination ou de la corrosion autour d'une connexion ;
une soudure défectueuse, un conducteur de module, une boîte de jonction ou une connexion de diode bypass.

Le système peut continuer à produire de l'énergie pendant que le défaut s'aggrave. Cela fait de la protection contre les arcs électriques un dispositif de contrôle des risques d'incendie plutôt qu'un substitut à la protection contre les surcharges ordinaire.

Arc série vs Arc parallèle vs Défaut à la terre

Ces types de défauts sont liés mais ne sont pas interchangeables.

Type de défaut	Chemin actuel	Origine typique	Pourquoi la protection conventionnelle peut ou ne peut pas réagir	Réponse de conception principale
Arc série	À travers une discontinuité dans le chemin de courant prévu	Connecteur desserré, brin rompu, mauvais sertissage, borne desserrée	Le courant d'arc est limité par la chaîne et la charge ; il peut rester inférieur au seuil de déclenchement du fusible ou du disjoncteur	Détection d'arc série dédiée et méthode d'interruption testée
Arc parallèle	Entre des conducteurs à des potentiels différents	Rupture d'isolation, conducteurs positif et négatif endommagés, contamination	Le courant peut être élevé, mais son amplitude dépend de la topologie du champ et des chemins de source disponibles	Protection contre les surintensités, les défauts d'isolement/défauts à la terre, séparation et coupure spécifique aux défauts
Défaut à la terre	D'un conducteur sous tension vers une masse métallique mise à la terre ou un chemin de terre	Câble endommagé, pénétration d'eau, isolation pincée	Le courant de défaut peut être limité ou distribué de manière à ne pas déclencher un dispositif de protection contre les surintensités (OCPD) conventionnel	Détection de défaut à la terre, surveillance de l'isolement, liaison équipotentielle et déconnexion applicable

La norme NEC 690.11 et le champ d'application principal de la norme IEC 63027 concernent les défauts causés par une rupture de la continuité prévue du circuit CC photovoltaïque : les arcs série.

Cette limite est importante. Les recherches de Sandia ont montré que les arcs série et parallèle peuvent produire des signatures haute fréquence similaires, mais que l'action de coupure correcte peut différer. L'ouverture d'un chemin de courant série éteint cet arc série. Un arc parallèle peut rester alimenté par d'autres chemins du champ photovoltaïque, et une réponse inadaptée peut rediriger le courant à travers le défaut. Un système ne devrait donc pas revendiquer une protection contre les arcs plus large à moins que cette fonctionnalité ne soit spécifiquement évaluée.

Pourquoi un fusible PV ou un disjoncteur CC peut ne pas éliminer un arc série

Les dispositifs de protection contre les surintensités se déclenchent lorsque le courant dépasse un seuil temps-courant défini. Un arc série ajoute une impédance au chemin normal. Au lieu d'augmenter le courant, il a souvent tendance à le réduire.

Prenons l'exemple d'une chaîne transportant 9 A en fonctionnement normal. Si un connecteur endommagé commence à produire un arc en série, le courant peut rester proche ou inférieur au niveau de fonctionnement plutôt que de dépasser le seuil du fusible de chaîne ou du disjoncteur. Le faible espace de l'arc peut néanmoins générer une température locale suffisante pour carboniser l'isolation ou enflammer les matériaux polymères à proximité.

C'est pourquoi les dispositifs suivants ne fournissent pas automatiquement une protection contre les arcs série :

Dispositif	Fonction principale	Pourquoi ce n'est pas un détecteur d'arc PV
Fusible gPV	Protège les conducteurs et les modules PV contre des conditions de surintensité définies	Un arc série peut ne pas créer une surintensité suffisante
Disjoncteur CC (MCB) ou disjoncteur boîtier moulé (MCCB)	Ouvre le circuit en cas de surcharge et de court-circuit dans le cadre de son application CC nominale	Le déclencheur magnétothermique ou électronique ne détecte pas automatiquement la signature d'un arc électrique
SPD	Dérive l'énergie des surtensions transitoires	Il n'analyse pas en continu le bruit du courant de chaîne pour détecter les arcs série
Isolateur DC	Assure la commutation ou l'isolation dans les limites de sa valeur nominale déclarée	Il nécessite une commande de fonctionnement et ne détecte normalement pas d'arc
Détecteur de défaut à la terre	Identifie un courant de fuite à la terre non intentionnel ou une détérioration de l'isolation	Une discontinuité série conducteur-à-conducteur peut ne pas produire de courant de défaut à la terre
AFDD/AFCI CA	Détecte les signatures d'arc spécifiées dans les circuits terminaux en courant alternatif	Les algorithmes et les normes de produits résidentiels en CA n'établissent pas les performances en CC pour le photovoltaïque

Ces dispositifs restent nécessaires lorsque la conception l'exige. La protection contre les arcs électriques est une couche coordonnée supplémentaire, et non un remplacement pour Protection de circuit CC adaptée au photovoltaïque, les fusibles, la protection contre les surtensions ou l'isolation de sécurité.

Ce que la norme NEC 690.11 exige

NEC 690.11 est intitulé Protection contre les arcs électriques (courant continu). Selon le libellé utilisé dans les cycles récents du NEC, les systèmes photovoltaïques avec des circuits CC fonctionnant à 80 V CC ou plus entre deux conducteurs quelconques nécessitent un disjoncteur de défaut d'arc photovoltaïque homologué ou des composants système homologués offrant une protection équivalente.

Le système protégé doit détecter et interrompre les arcs causés par une perte de continuité prévue dans un conducteur, une connexion, un module ou tout autre composant CC photovoltaïque.

NEC 690.11 est une règle d'installation

Son effet juridique dépend de :

l'édition du NEC adoptée par l'État, la ville, le fournisseur d'électricité ou toute autre autorité compétente ;
les amendements locaux ;
si le circuit CC est situé sur, dans ou associé à un bâtiment tel que traité par cette édition ;
si une exception déclarée s'applique au tracé et à l'installation spécifiques ;
le référencement de l'équipement et les instructions d'installation ;
l'acceptation de la conception soumise par l'autorité compétente (AHJ).

Le libellé récent du code inclut des exceptions pour des circuits photovoltaïques spécifiés situés à l'extérieur ou associés à des conditions de bâtiment particulières lorsque les conducteurs sont installés selon des méthodes de câblage métallique qualifiées ou en souterrain. Le libellé a évolué au fil des cycles du code. Ne copiez pas une exception provenant d'une ancienne note de plan dans un nouveau projet sans vérifier l'édition adoptée localement.

Les centrales de production d'électricité photovoltaïque à grande échelle peuvent également être régies par des dispositions supplémentaires de l'Article 691 et par des exigences spécifiques au projet en matière de prévention des incendies. La mention " au sol " seule ne suffit pas pour déterminer la conformité.

La norme NEC 690.11 n'est pas la règle d'arrêt d'urgence (rapid shutdown).

Les normes NEC 690.11 et NEC 690.12 traitent de risques différents :

Protection contre les arcs électriques détecte les arcs de discontinuité dangereux et déclenche l'interruption.
Arrêt d'urgence (rapid shutdown) contrôle la tension des conducteurs autour des champs photovoltaïques sur les bâtiments afin de réduire l'exposition des intervenants aux chocs électriques.

Un même produit peut remplir les deux fonctions, mais la conformité à une section ne prouve pas automatiquement la conformité à l'autre.

Ce que couvre réellement la norme IEC 63027:2023

IEC 63027:2023, Systèmes d'alimentation photovoltaïques – Détection et interruption d'arcs en courant continu, s'applique aux équipements utilisés pour détecter et éventuellement interrompre les arcs en courant continu dans les circuits des systèmes photovoltaïques.

Son domaine d'application publié établit trois limites importantes :

Il fournit des procédures d'essai pour la détection les arcs série dans les circuits photovoltaïques.
Il traite de la réponse des équipements utilisés pour interrompre ces arcs.
Il couvre les équipements connectés aux systèmes photovoltaïques avec une tension maximale de circuit source photovoltaïque ne dépassant pas 1500 V CC.

Il s'agit d'une norme produit et non d'une obligation d'installation universelle. Les règles nationales de câblage, les codes du bâtiment, les spécifications d'appel d'offres, les exigences des assureurs ou les autorités locales décident si et où une protection contre les arcs électriques doit être installée.

AFD, AFI et AFPE

La terminologie CEI distingue les fonctions de détection et de coupure :

Terme	Signification	Fonction
AFD	Détecteur de défaut d'arc	Détecte un arc et génère l'indication ou la commande correspondante
AFI	Interrupteur de défaut d'arc	Reçoit une commande et interrompt le chemin du courant d'arc
AFPE	Équipement de protection contre les arcs électriques	Combine la détection et l'interruption d'arc en une fonction de protection complète
AFS	Capteur de défaut d'arc	Élément ou canal de détection associé à l'architecture de détection

Cette distinction permet d'éviter une erreur d'achat courante : un L'AFD peut détecter un arc sans l'interrompre de manière indépendante. Si le produit est uniquement destiné à la détection, le projet doit identifier l'AFI compatible, la liaison de communication, le comportement de sécurité intégrée et le système complet vérifié.

La classification et la couverture sont importantes

La classification IEC 63027 est destinée à décrire les caractéristiques d'installation pratiques, notamment :

la couverture de protection au sein du système photovoltaïque ;
la mise en œuvre intégrée, autonome ou distribuée ;
la fonctionnalité de détection seule par rapport à la fonctionnalité de détection et d'interruption ;
le nombre maximal de chaînes et d'entrées surveillées ;
nombre et répartition des canaux de détection ou des capteurs ;
méthode de reconnexion après déclenchement.

Deux onduleurs peuvent tous deux revendiquer une " détection d'arc IEC 63027 " tout en couvrant un nombre différent de chaînes, des sections de conducteurs différentes ou des fonctions d'interruption différentes. Obtenez la classification et les preuves d'essai pour le modèle et le micrologiciel exacts plutôt que d'approuver une brochure au niveau de la gamme.

NEC 690.11 vs IEC 63027 vs UL 1699B

Objet	NEC 690.11	UL 1699B	IEC 63027:2023
Rôle du document	Exigence du code d'installation électrique	Norme de sécurité des produits nord-américaine	Norme internationale de performance et d'essai des produits
Usage principal	Détermine quand la protection contre les arcs électriques CC photovoltaïques listée est requise dans une juridiction ayant adopté le NEC	Prend en charge l'évaluation/le listage des équipements de protection contre les arcs électriques CC photovoltaïques	Classifie et teste les équipements de détection et d'interruption optionnelle d'arcs électriques CC photovoltaïques
Effet juridique	Appliqué lorsqu'il est adopté, interprété par l'autorité compétente (AHJ)	Pertinent par le biais du listage, des spécifications et de l'acceptation du code	Devient contractuellement ou légalement pertinent lorsqu'il est adopté par un marché, une règle d'installation ou une spécification de projet
Limite de tension	Les éditions récentes utilisent 80 V CC ou plus entre conducteurs, sous réserve de l'édition et des exceptions	Utiliser la portée et les caractéristiques nominales indiquées du produit	Équipement connecté aux circuits sources PV jusqu'à 1500 V CC
Foyer principal de défaut	Arc série causé par une rupture de la continuité prévue	Protection contre les arcs électriques CC PV dans le champ d'application de la norme	Procédures de test pour la détection d'arc série et la réponse à l'interruption
Interruption	Requis dans le cadre du résultat de protection	Évalué dans le cadre de la fonction de protection répertoriée	Optionnel au niveau de l'équipement : l'AFD peut uniquement détecter ; l'AFPE inclut l'interruption
Preuve de projet	Code adopté, plans, équipement répertorié, instructions, acceptation par l'autorité compétente (AHJ)	Dossier d'homologation/certification et marquages de modèle	Classification, certificat/preuve d'essai, caractéristiques nominales, micrologiciel et limitations d'installation

UL Solutions identifie la norme UL 1699B comme la norme pour la protection contre les arcs électriques en courant continu (DC) dans les systèmes photovoltaïques. Une déclaration de " conformité à la norme NEC 690.11 " doit donc être étayée par l'homologation appropriée ou par des composants système équivalents répertoriés, et non uniquement par un algorithme interne de détection d'arc.

La norme IEC 63027 n'est pas la norme IEC 62606

La terminologie similaire peut induire les acheteurs en erreur :

IEC 62606 traite des dispositifs de détection de défaut d'arc (AFDD) pour les circuits domestiques et analogues en courant alternatif dans son domaine d'application.
IEC 63027 traite des équipements de détection et d'interruption d'arc en courant continu pour les systèmes photovoltaïques.

Un AFDD résidentiel en courant alternatif testé selon la norme IEC 62606 n'est pas automatiquement adapté à une chaîne photovoltaïque de 1000 V ou 1500 V. La forme d'onde, le comportement de la source, le bruit de commutation, le système d'isolation, les conditions environnementales et le problème d'interruption sont différents.

Pour la catégorie des dispositifs de circuits terminaux en courant alternatif, voir le guide séparé de VIOX sur La protection AFDD selon la norme IEC 62606.

Emplacement de la protection contre les arcs électriques photovoltaïques

L'emplacement correct dépend de la couverture de protection testée, de la topologie du champ, du nombre de chaînes et de la méthode d'interruption.

Protection intégrée à l'onduleur

Le détecteur analyse une ou plusieurs entrées CC, et l'onduleur ou l'appareillage de commutation associé interrompt le circuit après détection.

Avantages

moins de composants externes ;
accès aux données MPPT et de courant ;
journalisation des événements et diagnostics à distance potentiellement disponibles ;
courant dans les conceptions d'onduleurs de chaîne.

Questions à résoudre

Combien de chaînes peuvent être connectées à chaque entrée surveillée ?
Chaque chaîne est-elle surveillée indépendamment ou plusieurs sont-elles combinées avant un capteur ?
L'ouverture de l'entrée de l'onduleur met-elle hors tension la section protégée complète ?
La fonction dépend-elle d'une version de micrologiciel ou d'un réglage spécifique ?
Quelle section de câble entre le champ photovoltaïque, le coffret de jonction et l'onduleur est couverte par les tests ?

Protection au niveau du coffret de jonction ou de la chaîne

Une détection plus proche du champ photovoltaïque peut améliorer la localisation des défauts et réduire le nombre de chaînes représentées par un canal de détection. L'AFD ou l'AFPE peut être intégré dans un Boîte de combinaison PV ou installé en tant qu'équipement de chaîne dédié.

Cette architecture doit prendre en compte :

le nombre de chaînes en parallèle ;
le courant circulant des chaînes saines vers un défaut ;
l'allocation des capteurs et l'indépendance des canaux ;
la tension et la polarité de coupure CC ;
la température ambiante et la protection de l'enveloppe ;
la défaillance des communications et de l'alimentation auxiliaire ;
coordination avec les fusibles de chaîne, les sectionneurs et les commandes d'onduleur.

Un coffret de jonction standard ne devient pas un AFPE simplement parce qu'il contient des fusibles, un parafoudre (SPD) et un interrupteur CC.

Protection au niveau du module ou distribuée

Les capteurs ou interrupteurs distribués peuvent réduire la zone protégée et améliorer la localisation. Ils augmentent également le nombre de composants, l'exposition sur le toit, la complexité des communications et les considérations liées au remplacement.

Le projet doit vérifier ce qui se passe lorsque :

un dispositif de module perd l'alimentation ou les communications ;
seule une partie d'une chaîne s'ouvre ;
le contrôleur central est indisponible ;
les versions de micrologiciel diffèrent selon les appareils ;
un défaut parallèle reste sous tension depuis les chaînes adjacentes.

Coordination des AFCI avec les fusibles, disjoncteurs, parafoudres et sectionneurs

Une conception complète de protection CC photovoltaïque assigne une tâche à chaque couche de protection.

Couche de protection	Détecte ou contrôle	Question de coordination
Fusible de chaîne	Conditions de courant inverse et de surintensité définie	Son calibre est-il coordonné avec le calibre maximal du fusible de série du module et le courant de chaîne en parallèle ?
Disjoncteur CC	Protection contre les surcharges/courts-circuits et sectionnement selon les caractéristiques déclarées	Est-il dimensionné pour la tension continue (DC) PV, la polarité, le courant de défaut et le rapport temps-courant ?
SPD	Surtensions induites par la foudre et les manœuvres	Le parafoudre (SPD) est-il adapté à l'architecture de tension PV et au schéma de mise à la terre ?
Isolateur DC	Sectionnement/isolement manuel ou commandé	Peut-il interrompre la charge DC déclarée, et est-il inclus dans le chemin d'interruption AFPE ?
Surveillance des défauts à la terre/de l'isolement	Courant de fuite ou détérioration de l'isolement	Quels défauts restent indétectés dans un réseau non mis à la terre ou mis à la terre fonctionnellement ?
AFD/AFPE	Signature d'arc série et réponse d'interruption testée	Quelle section de circuit, quel nombre de chaînes, quelle plage de fonctionnement et quels scénarios de défaut sont couverts ?

Un AFPE peut commander un onduleur, un contacteur, un commutateur statique ou Dispositif d'isolement CC classé PV pour interrompre le chemin du courant série. Le dispositif d'exécution doit faire partie de l'architecture évaluée. L'ajout d'un accessoire à déclenchement par émission de tension à un disjoncteur CC non lié ne permet pas à lui seul d'établir une performance conforme aux normes IEC 63027 ou UL 1699B.

Comment les connecteurs et terminaisons PV créent des arcs série

Les connecteurs photovoltaïques sont des points de préoccupation fréquents car ils combinent une petite interface de contact avec des cycles de température extérieurs, l'humidité, le mouvement des câbles et une longue durée de vie.

Interconnexion de marques de connecteurs différentes

Les produits décrits comme " compatibles MC4 " ne sont pas nécessairement qualifiés en tant que paire de connecteurs. La géométrie des contacts, le placage, la force du ressort, la compression du joint, les tolérances, les dimensions du presse-étoupe et les outils d'assemblage peuvent différer. Utilisez les combinaisons de connecteurs autorisées par la documentation du module, du connecteur et du projet.

Sertissage incorrect

Des matrices inadaptées, des outils usés, une longueur de dénudage incorrecte, une taille de câble non prise en charge ou un conducteur mal inséré peuvent entraîner une connexion à haute résistance. Un test de traction seul ne prouve pas une faible résistance électrique, tandis qu'un test électrique seul ne prouve pas la rétention mécanique. Suivez le processus complet d'assemblage et d'inspection du fabricant du connecteur.

Bornes desserrées et câbles endommagés

Les borniers de raccordement, les porte-fusibles, les interrupteurs CC et les entrées d'onduleur peuvent développer des connexions faibles en cas de préparation, de couple de serrage ou de décharge de traction inadéquats des conducteurs. L'abrasion des câbles sous les modules peut créer à la fois des discontinuités en série et des défauts d'isolement.

Une bonne prévention des arcs électriques commence donc avant l'électronique :

utiliser les combinaisons de connecteurs documentées ;
utiliser des outils de sertissage calibrés et spécifiés ;
respecter les couples de serrage des bornes indiqués sur le composant lui-même ;
maintenir les câbles à l'écart des arêtes vives et des eaux stagnantes ;
respecter le rayon de courbure et assurer le délestage de traction ;
enregistrer les détails de l'installation des chaînes et des connecteurs ;
inspecter les modifications et les connecteurs de remplacement avec la même rigueur que lors de l'installation initiale.

Mise en service de la protection contre les arcs électriques photovoltaïques

La mise en service doit valider à la fois la fonction de protection et le contexte d'installation sans créer d'arc électrique incontrôlé.

Enregistrer :

les numéros de modèle de l'onduleur, de l'AFD, de l'AFI et de l'AFPE ;
la classification ou la référence de certification IEC ;
le micrologiciel et les paramètres de protection activés ;
la tension de circuit ouvert corrigée maximale de la chaîne ;
la plage de courant de fonctionnement et le nombre de chaînes par entrée ;
le mappage des capteurs/canaux ;
sections de conducteur de protection ;
dispositif d'interruption et circuit de commande ;
comportement des alarmes, journal des événements, communications et réinitialisation ;
familles de connecteurs, outils de sertissage, relevés de couple et résultats d'inspection.

Utilisez uniquement la méthode de test fonctionnel ou de mise en service approuvée par le fabricant. Ne créez pas d'arc CC sous tension improvisé pour vérifier le fonctionnement. Les tests de résistance d'isolement et de continuité doivent également suivre les instructions de l'onduleur, de l'optimiseur, du parafoudre (SPD) et de l'AFPE afin qu'aucune tension de test ne soit appliquée aux composants électroniques connectés qui ne pourraient pas la supporter.

Dépannage des déclenchements AFCI solaires

Un déclenchement par arc électrique doit être considéré comme un défaut de câblage potentiellement réel jusqu'à preuve du contraire. Une réinitialisation répétée sans inspection peut remettre sous tension une connexion endommagée.

Commencez par les preuves, pas par la désactivation d'un réglage

Le personnel qualifié doit examiner :

le code d'événement exact et l'horodatage ;
l'entrée MPPT, la chaîne, le canal ou le capteur affecté ;
la tension et le courant CC avant l'opération ;
les conditions météorologiques et d'irradiance ;
les événements de commutation de l'onduleur, du réseau ou de communication ;
les opérations récentes de maintenance, de remplacement de modules ou de câblage ;
l'historique du même défaut se déplaçant entre les canaux ou restant sur une seule chaîne.

Suivez ensuite le processus d'isolation et de diagnostic du fabricant de l'équipement. Inspectez les connecteurs, les sertissages, les bornes, le cheminement des câbles, les infiltrations d'eau, les points d'abrasion, les composants du boîtier de jonction et les sectionneurs CC. L'absence de traces de brûlure visibles ne prouve pas qu'aucun arc intermittent ne s'est produit.

Sources de déclenchement intempestif

Les algorithmes de détection doivent distinguer le bruit d'arc du comportement haute fréquence normal. Les conditions difficiles peuvent inclure :

les spectres de commutation des onduleurs ;
les transitions de fonctionnement MPPT ;
les longues longueurs de câbles CC et le couplage entre les chaînes adjacentes ;
les convertisseurs CC/CC ou l'électronique de puissance au niveau du module ;
les interférences électromagnétiques externes ;
connecteurs instables générant un bruit intermittent réel avant tout dommage visible ;
mauvaise affectation des capteurs ou configuration de chaîne non prise en charge ;
micrologiciel obsolète ou incompatible.

L'action corrective ne consiste pas à réduire automatiquement la sensibilité ou à désactiver l'AFCI. Éliminez d'abord les défauts physiques, vérifiez la configuration du champ photovoltaïque prise en charge et appliquez uniquement les micrologiciels et paramètres approuvés par le fabricant.

Liste de contrôle pour l'approvisionnement en AFCI et AFPE solaires

Question de l'acheteur	Preuves à demander
Quelle exigence du marché est satisfaite ?	Clause et homologation NEC adoptées, classification/preuves d'essai selon la norme IEC 63027, ou exigence d'installation locale spécifiée
Le produit est-il un AFD ou un AFPE complet ?	Schéma fonctionnel identifiant le détecteur, le disjoncteur, le chemin de communication et l'alimentation auxiliaire
Quelle section du circuit est protégée ?	Schéma de couverture des modules jusqu'aux entrées du boîtier de jonction et de l'onduleur
Quelles sont les limites électriques ?	Tension PV maximale, plage de Voc, plage de Vmpp, Isc, Impp, polarité et déclassement environnemental
Combien de chaînes et d'entrées sont prises en charge ?	Nombre maximal de chaînes par entrée, nombre d'entrées par capteur et nombre de canaux indépendants
Comment l'arc est-il interrompu ?	Type d'AFI, pouvoir de coupure en courant continu, chemin de commande et comportement en cas de défaillance
Quel type de défaut est testé ?	Portée du test d'arc série ainsi que toute fonctionnalité d'arc parallèle ou de défaut à la terre évaluée séparément
Comment la reconnexion est-elle contrôlée ?	Règles manuelles/automatiques, comportement de verrouillage, exigences d'inspection et conservation des événements
Le micrologiciel affecte-t-il la conformité ?	Version du micrologiciel certifiée, politique de contrôle des changements, procédure de mise à jour et restrictions de paramétrage
Comment les événements intempestifs sont-ils gérés ?	Tests CEM, topologie prise en charge, journaux de diagnostic, procédure de maintenance et support technique
Quelles certifications sont valides ?	Numéro de certificat, organisme émetteur, modèle exact, site de fabrication le cas échéant et statut actuel
Comment le système sera-t-il mis en service ?	Procédure de test approuvée, enregistrements, alarmes, communications et instructions de maintenance

Évitez les spécifications indiquant uniquement " l'onduleur doit inclure un AFCI ". Cette expression ne précise ni la norme, ni la zone protégée, ni le nombre de chaînes surveillées, ni la fonction d'interruption, ni la preuve de conformité.

Erreurs de spécification courantes

Traiter les normes NEC 690.11 et IEC 63027 comme des documents équivalents

L'une est une disposition de code d'installation ; l'autre est une norme de performance et d'essai de produit. Un projet peut faire référence aux deux, mais ils répondent à des questions différentes.

Supposer que la détection inclut toujours l'interruption

La norme IEC 63027 autorise les équipements de détection seule dans son champ d'application. Confirmez si le système fourni est un AFD ou un AFPE complet.

Ne compter que les entrées CC de l'onduleur

Le nombre d'entrées physiques ne prouve pas le nombre de capteurs d'arc indépendants ou de chaînes surveillées. Obtenez la classification et la carte des canaux.

Utiliser un disjoncteur CC standard comme “ AFCI solaire ”

Un disjoncteur CC ne peut exécuter une commande de déclenchement que s'il est adapté à cette fonction et intégré dans un système évalué. Son élément de surintensité ordinaire ne détecte pas automatiquement un arc série.

Désactivation de la protection après des déclenchements répétés

Un connecteur intermittent ou un défaut de câble peut produire des signaux de type arc avant que les dommages thermiques ne soient évidents. Inspectez le circuit et la configuration associée avant de modifier les réglages de protection.

Confusion entre défaut d'arc et arc électrique (arc flash)

La protection contre les défauts d'arc photovoltaïques vise à détecter les arcs persistants non intentionnels pouvant provoquer un incendie. L'analyse des arcs électriques traite de l'énergie thermique incidente et de l'exposition des travailleurs lors de défauts à haute énergie. Bien qu'ils soient liés à la physique des arcs, il ne s'agit ni de la même étude ni de la même fonction de protection.

FAQ

La norme IEC 63027 exige-t-elle un AFCI sur chaque installation solaire ?

Non. La norme IEC 63027 est une norme d'essai et de performance des produits. Les exigences d'installation proviennent des règles nationales, des codes locaux, des spécifications de projet, des assureurs ou des autorités compétentes (AHJ).

Un dispositif AFDD conforme à la norme IEC 62606 est-il adapté à une chaîne DC photovoltaïque ?

Pas sur la seule base de la norme IEC 62606. Cette norme traite des applications AFDD en courant alternatif dans son domaine d'application. L'équipement DC photovoltaïque nécessite une évaluation appropriée de la tension, du circuit source, de la détection, de l'interruption et de l'environnement, telle que celle prévue par la norme IEC 63027.

La norme NEC 690.11 s'applique-t-elle à tous les systèmes photovoltaïques montés au sol ?

Pas nécessairement. L'applicabilité dépend de l'édition du NEC adoptée, de la tension du circuit, de la relation avec les bâtiments, de la méthode de câblage, de toute exception aux articles 690 ou 691, des amendements locaux et de l'interprétation de l'autorité compétente (AHJ). Examinez le projet spécifique plutôt que de vous fier à la désignation " montage au sol "."

Un AFCI intégré à un onduleur peut-il protéger des chaînes connectées via un boîtier de jonction ?

Uniquement dans sa configuration évaluée. Confirmez le nombre maximal de chaînes en parallèle, l'allocation des capteurs, la longueur et la zone des conducteurs protégés, la disposition du boîtier de jonction et le chemin d'interruption. Combiner plus de chaînes que la limite testée peut modifier à la fois l'intensité du signal d'arc et les chemins de courant de défaut.

Un fusible PV ou un disjoncteur CC (MCB) remplace-t-il un AFCI solaire ?

Non. Ces dispositifs protègent contre des conditions de surintensité spécifiques. Un arc série peut rester en dessous de leur seuil de fonctionnement, une détection d'arc dédiée peut donc toujours être requise.

Quelle est la différence entre un AFCI solaire et un AFPE ?

AFCI solaire est la terminologie nord-américaine courante pour l'interruption de circuit sur défaut d'arc PV. AFPE est la terminologie CEI pour les équipements combinant la détection et l'interruption de défaut d'arc. Vérifiez toujours la norme applicable et la fonction plutôt que de considérer ces acronymes comme universellement interchangeables.

Les systèmes à micro-onduleurs nécessitent-ils une protection conforme à la norme NEC 690.11 ?

De nombreuses architectures de micro-onduleurs maintiennent les circuits CC des modules individuels en dessous du seuil de tension du NEC, mais la réponse dépend de la tension réelle du circuit et du code adopté. Confirmez l'architecture de l'équipement et les exigences de l'autorité compétente (AHJ).

Un déclenchement AFCI peut-il être réinitialisé à distance ?

Uniquement si le produit, la norme/homologation applicable, les règles d'installation et la procédure d'exploitation le permettent. Une réinitialisation à distance ne doit pas contourner une inspection requise ni remettre sous tension de manière répétée une connexion suspectée d'être endommagée. Vérifiez la méthode de reconnexion déclarée et l'historique des événements.

Règle d'ingénierie finale

La protection contre les arcs électriques CC photovoltaïques doit être spécifiée en tant que fonction système, et non comme une fonctionnalité marketing de trois lettres sur une brochure d'onduleur.

Pour les projets NEC, confirmez la version adoptée de la norme NEC 690.11, la limite de circuit de 80 V, toute exception valide, l'homologation de l'équipement, le cheminement des conducteurs et l'acceptation par l'AHJ. Pour les projets CEI, confirmez si l'équipement est un AFD ou un AFPE, sa classification selon la norme CEI 63027, la plage de tension/courant, les chaînes et canaux surveillés, la zone protégée, la méthode d'interruption, le micrologiciel et le comportement de reconnexion.

Coordonnez ensuite cette fonction avec les fusibles PV, les disjoncteurs CC, les parafoudres (SPD), les sectionneurs, la protection contre les défauts à la terre, les connecteurs, le cheminement des câbles et les rapports de mise en service. Un fusible, un disjoncteur CC (MCB), un parafoudre ou un sectionneur reste utile, mais aucun ne doit être présenté comme une protection dédiée contre les arcs série PV à moins que le système complet n'ait été évalué pour cette fonction.