Un utilisateur de Reddit a posé une question apparemment innocente : “ Dois-je installer un DDR (dispositif à courant différentiel résiduel) sur le côté entrée CC de mon boîtier de raccordement solaire pour plus de sécurité ? ” En quelques minutes, des électriciens agréés et des ingénieurs solaires ont inondé le fil de discussion d'avertissements urgents : Ne le faites pas. C'est dangereux.
La réponse révèle une idée fausse critique qui met en danger les installations solaires de bricolage, et même certaines installations professionnelles. Si vous êtes habitué à la pensée électrique en courant alternatif, où “ plus de protection équivaut à mieux ”, le monde des circuits CC photovoltaïques nécessite une approche complètement différente. L'installation d'un DDR standard sur le côté CC d'un système solaire n'est pas seulement inefficace, elle peut créer un faux sentiment de sécurité tout en laissant votre installation vulnérable aux risques d'incendie et d'électrocution.
Ce guide explique pourquoi les DDR tombent en panne de manière catastrophique dans les applications CC, quels dispositifs de protection vous avez réellement besoin pour les boîtiers de raccordement PV et où la protection contre les fuites se produit réellement dans les systèmes solaires modernes.
Pourquoi les DDR ne peuvent pas fonctionner sur les circuits CC
L'incompatibilité fondamentale
Les dispositifs à courant différentiel résiduel fonctionnent en détectant les déséquilibres dans le flux de courant alternatif. À l'intérieur de chaque DDR se trouve un transformateur différentiel (toroïde) qui surveille les conducteurs de phase et de neutre. Dans un circuit CA sain, le courant qui sort est égal au courant qui revient, créant des champs magnétiques opposés qui s'annulent. En cas de fuite, par exemple lorsqu'une personne touche un fil sous tension, le déséquilibre crée un champ magnétique net qui induit un courant dans une bobine de détection, déclenchant le dispositif.
L'ensemble de ce mécanisme dépend du courant alternatif créant des champs magnétiques en constante évolution. Le courant continu produit un flux magnétique constant et immuable qui brise fondamentalement cette méthode de détection.
Le problème de saturation : les DDR deviennent aveugles
Lorsque le courant de fuite CC traverse le transformateur d'un DDR, il crée un flux magnétique constant qui sature le noyau magnétique. Un noyau saturé ne peut plus répondre aux variations du flux magnétique. Voici la partie dangereuse : une fois saturé par un défaut CC, le DDR devient “ aveugle ”, même aux défauts CA ultérieurs. Si une fuite CA dangereuse se produit après la saturation CC, le DDR ne la détectera pas et ne se déclenchera pas.
Dans les systèmes photovoltaïques, où la dégradation de l'isolation autour des câbles CC est courante en raison de l'exposition aux intempéries, des dommages causés par les UV et des cycles thermiques, les défauts de fuite CC sont une menace réelle et persistante. Un DDR de type AC, le type résidentiel le plus courant, ne peut pas détecter ces courants résiduels CC lisses et peut tomber en panne silencieusement.
Tableau 1 : Types de DDR et compatibilité CC
| Type de DDR | Détecte les défauts AC | Détecte le CC pulsatoire | Détecte le CC lisse | Risque de saturation CC | Convient pour le côté CC PV ? |
|---|---|---|---|---|---|
| Type AC | ✓ | ✗ | ✗ | Élevé (sature à tout composant CC) | NON – Dangereux |
| Type A | ✓ | ✓ | ✗ (devient aveugle à >6mA) | Moyen (sature au-dessus de 6mA CC) | NON – Dangereux |
| Type F | ✓ | ✓ | ✗ (devient aveugle à >10mA) | Moyen (sature au-dessus de 10mA CC) | NON – Dangereux |
| Type B | ✓ | ✓ | ✓ | Faible (conception électronique) | NON – Mauvaise application |
Remarque importante : Même les DDR de type B, qui peuvent détecter le CC lisse, sont conçus pour les circuits CA avec une contamination CC potentielle. Ils ne remplacent pas la protection appropriée contre les surintensités et les défauts d'arc CC.
Pourquoi les arcs CC sont plus dangereux
Au-delà de la détection, il existe un deuxième problème critique : l'extinction de l'arc. Le courant alternatif traverse zéro 100 fois par seconde (dans les systèmes à 50 Hz), offrant des moments naturels où les arcs peuvent s'éteindre. À ces points de passage à zéro, l'énergie de l'arc diminue au minimum, ce qui permet à l'espace de se désisoler et d'empêcher le réamorçage.
Le CC n'a pas de passage à zéro. Une fois qu'un arc CC s'établit, il se maintient indéfiniment tant que la tension et le courant sont suffisants. Les interrupteurs et les DDR standard de type CA n'ont pas les bobines d'extinction magnétique, les chambres d'arc et les mécanismes d'allongement nécessaires pour éteindre de force les arcs CC. L'utilisation d'un DDR CA sur un circuit CC signifie que même s'il détectait d'une manière ou d'une autre un défaut, l'ouverture de ses contacts entraînerait probablement un arc continu, un soudage des contacts ou la destruction du dispositif.
La Trinité de la protection CC : ce qui appartient réellement à votre boîtier de raccordement
Au lieu de DDR, les boîtiers de raccordement PV nécessitent trois dispositifs de protection spécialisés de type CC. Chacun remplit une fonction distincte que les DDR ne peuvent pas fournir.
1. Type CC MCB (disjoncteur miniature)
Fonction: Protection contre les surintensités et les courts-circuits pour la sortie combinée du réseau.
Pourquoi le CC spécifique est important : Les MCB CC intègrent des bobines d'extinction magnétique qui génèrent un champ magnétique pour étirer et forcer l'arc dans les chambres d'arc. Ces chambres divisent l'arc principal en plusieurs arcs série plus petits, augmentant considérablement la tension et la résistance de l'arc jusqu'à ce que le circuit ne puisse plus le supporter. Cette “ méthode d'interruption à haute résistance ” est fondamentalement différente de l“” interruption à courant nul » utilisée dans les disjoncteurs CA.
Les MCB CC doivent être dimensionnés pour la tension maximale en circuit ouvert (Voc) du système à la température la plus basse prévue, généralement 600 V ou 1 000 V pour les systèmes résidentiels. Le calibre du courant doit supporter la somme de tous les courants maximum de chaîne (Isc × 1,25 pour chaque chaîne) avec un facteur de sécurité supplémentaire de 125% pour un service continu.
Spécification typique pour un système à 6 chaînes (14 A Isc par chaîne) :
- Courant maximal total : 6 × 14 A × 1,25 = 105 A
- Calibre du MCB avec facteur 125% : 105 A × 1,25 = 131,25 A
- Calibre sélectionné : MCB CC 150 A, calibre 1 000 V
2. Fusibles CC (de type gPV)
Fonction: Protection contre les surintensités au niveau de la chaîne et protection contre le courant inverse.
Application critique : Lorsqu'une chaîne développe un défaut, les chaînes saines peuvent y injecter un courant inverse. Sans fusibles, cela dépasse le calibre maximal du fusible série du module (20 A-30 A), provoquant une surchauffe des câbles et un incendie.
Les fusibles gPV (CEI 60269-6) présentent des calibres de tension CC élevés (600 V, 1 000 V, 1 500 V), une capacité d'interruption CC pour les défauts de chaîne parallèles et des caractéristiques thermiques pour un fonctionnement continu en extérieur.
Dimensionnement selon NEC 690.9 : Calibre du fusible ≥ Isc × 1,56
Pour 14,45 A Isc : 14,45 A × 1,56 = 22,54 A → sélectionner Fusible gPV 25 A
3. Parafoudre CC (dispositif de protection contre les surtensions)
Fonction: Protection contre la foudre et les surtensions transitoires.
Les réseaux solaires agissent comme des attracteurs de foudre. Les parafoudres CC utilisent des MOV ou des GDT pour bloquer les surtensions et dévier le courant de surtension vers la terre.
Spécifications clés :
- Le calibre de tension (Uc) doit dépasser la Voc maximale du système
- Courant de décharge maximal (Imax) : 20 kA-40 kA pour les parafoudres de type 2
- Niveau de protection de la tension (Up) inférieur à l'entrée maximale de l'onduleur
Les parafoudres sont des dispositifs sacrificiels nécessitant une inspection après les événements de surtension.
Tableau 2 : Matrice de sélection des composants – Où chaque dispositif va
| Localisation | Protection contre les surintensités | Protection contre le courant inverse | Protection contre les surtensions | Surveillance des fuites/de l'isolation |
|---|---|---|---|---|
| Niveau de chaîne | Optionnel (si >3 chaînes en parallèle) | Fusible gPV (obligatoire) | Optionnel (SPD de chaîne) | — |
| Sortie du boîtier de combinaison | MCB DC (obligatoire) | — | SPD DC (obligatoire) | — |
| Entrée DC de l'onduleur | Intégré dans l'onduleur | Intégré dans l'onduleur | Peut avoir un SPD de Type 2 | Surveillance RCMU/ISO |
| Sortie AC de l'onduleur | MCB/MCCB AC | — | CA SPD | RCD de Type A ou Type B |
Où la protection contre les fuites se produit réellement : Le travail de l'onduleur
Si vous n'installez pas de RCD côté DC, d'où vient la protection contre les fuites ? La réponse : les onduleurs modernes connectés au réseau.
RCMU : Unité de surveillance du courant résiduel
Les onduleurs modernes intègrent une RCMU (Unité de surveillance du courant résiduel) qui surveille les courants résiduels AC et DC. Contrairement aux RCD qui se déclenchent mécaniquement, les RCMU signalent à l'onduleur de s'arrêter lorsque des défauts sont détectés.
Seuils de fonctionnement de la RCMU :
- Un changement soudain ≥30mA déclenche l'arrêt en 0,3 seconde
- Une fuite continue ≥300mA déclenche l'arrêt
- Une défaillance de l'autotest empêche le démarrage de l'onduleur
Surveillance ISO : Les onduleurs testent la résistance d'isolement avant la connexion au réseau chaque matin. Si elle est inférieure à 1 mégaohm, l'onduleur refuse de fonctionner. Les modèles avancés offrent une surveillance en temps réel.
Ces protections intégrées gèrent la fonction exacte que les installateurs tentent à tort de réaliser avec les RCD côté DC, mais avec une technologie spécialement conçue pour la détection des défauts DC.
RCD côté AC : Le seul endroit où les RCD ont leur place
Les RCD ont un rôle à jouer dans les systèmes solaires : côté sortie AC, après que l'onduleur a converti le DC en AC.
Localisation : Entre la sortie AC de l'onduleur et le panneau électrique principal.
Le choix du type dépend de la conception de l'onduleur :
Tableau 3 : Exigences RCD côté AC par type d'onduleur
| Type d'onduleur | Isolation DC-AC | Risque de fuite DC lisse | Type de RCD requis | Raisonnement |
|---|---|---|---|---|
| Isolé (avec transformateur) | Séparation galvanique | Aucun | Type A | Le transformateur empêche les défauts DC d'atteindre le côté AC |
| Non isolé (sans transformateur) | Pas de séparation | Haute | Type B | Les défauts DC peuvent fuir vers le côté AC ; le Type A saturerait |
Pourquoi le Type B pour les onduleurs sans transformateur : Sans isolation galvanique, les défauts d'isolation côté DC peuvent permettre à un courant DC lisse de passer sur le circuit AC. Les RCD de Type A ne tolèrent que 6mA DC avant de saturer. Les RCD de Type B utilisent une détection électronique qui reste fonctionnelle en présence de DC lisse.
Toujours consulter la documentation du fabricant. Certains fabricants (SolarEdge) autorisent les RCD de Type A ; d'autres (SMA) exigent le Type B pour les modèles sans transformateur. En cas de doute, le Type B offre une protection maximale.
Erreurs de configuration courantes et corrections
Tableau 4 : Erreurs dangereuses et solutions appropriées
| Erreur | Pourquoi c'est dangereux | Solution correcte |
|---|---|---|
| Installation d'un RCD de Type AC sur l'entrée DC | Ne peut pas détecter les défauts DC ; sature et devient aveugle à tous les défauts ; les contacts ne peuvent pas couper l'arc DC en toute sécurité | Utiliser un MCB DC + des fusibles gPV ; s'appuyer sur la RCMU de l'onduleur pour la détection des fuites |
| Utilisation de fusibles de calibre AC dans le boîtier de combinaison | Manque de capacité d'interruption DC ; peut exploser en tentant d'éliminer un courant de défaut DC | Toujours spécifier des fusibles de calibre gPV (IEC 60269-6) avec une tension DC appropriée |
| Surdimensionnement des fusibles “pour une expansion future” | Un fusible de 30A sur une chaîne de 10A ne protégera pas contre les surintensités inverses ; annule le but du fusible | Dimensionner les fusibles selon NEC 690.9 (Isc × 1.56) ; augmenter la taille du boîtier de combinaison/barre omnibus à la place |
| Omission du SPD pour économiser des coûts | Les transitoires induits par la foudre détruisent les onduleurs ; l'assurance ne couvre souvent pas une installation incorrecte | Installer un SPD DC à la sortie du combinateur ; envisager également un SPD AC au niveau du panneau |
| Utilisation d'un RCD de Type A avec un onduleur sans transformateur | Le type A sature avec un courant continu lisse >6mA ; ne protège pas contre les défauts AC contaminés par du DC | Vérifier le type d'onduleur ; utiliser un DDR de type B pour les conceptions non isolées selon la norme IEC 60364-7-712 |
| Installation d'un MCB DC sans vérification de la tension nominale DC | Les MCB AC tombent en panne de manière catastrophique lors de l'interruption du DC ; peuvent souder les contacts ou exploser | Vérifier le marquage clair “DC” et la tension nominale ≥ Voc du système à température minimale |
Liste de contrôle des spécifications de l'équipement
Avant d'acheter des composants pour votre boîtier de combinaison PV, vérifiez ces spécifications :
MCB DC :
- Tension nominale DC ≥ Voc du système à la température ambiante la plus basse
- Courant nominal ≥ (Icc totale des strings × 1,25) × 1,25
- Marquage clair “DC” sur l'appareil
- Pouvoir de coupure (Icu) ≥ courant de défaut prospectif maximal
Fusibles gPV :
- Marquage de classification IEC 60269-6 gPV
- Courant nominal = Icc × 1,56 arrondi à la taille standard supérieure
- Tension nominale ≥ 1,2 × Voc du système
- La valeur nominale ne dépasse pas le courant de fusible maximal en série du module
CC SPD :
- Tension nominale de fonctionnement continu (Uc) ≥ Voc du système
- Type 2 minimum de classification (Type 1 si aucun SPD en amont)
- Courant de décharge maximal (Imax) ≥ 20kA
- Niveau de protection de tension (Up) inférieur à la tension d'entrée maximale de l'onduleur
Onduleur :
- RCMU intégré ou détection de défaut DC équivalente
- Surveillance de la résistance d'isolement (ISO)
- La documentation spécifie le type de DDR côté AC requis
Foire Aux Questions
Q : Mon électricien AC dit que nous utilisons toujours des DDR pour la sécurité. Pourquoi pas du côté DC ?
R : Les DDR sont conçus exclusivement pour le courant alternatif. Leur mécanisme de détection repose sur des champs magnétiques changeants que seul l'AC produit. Le DC crée un flux magnétique constant qui sature le noyau du DDR, le rendant incapable de détecter les défauts - AC ou DC. De plus, les contacts du DDR ne peuvent pas interrompre en toute sécurité les arcs DC, qui n'ont pas les passages à zéro naturels que l'AC fournit. L'utilisation d'un DDR sur DC n'est pas une “sécurité supplémentaire” - c'est un composant non fonctionnel créant une fausse confiance.
Q : Puis-je utiliser un DDR de type B côté DC puisqu'il détecte le DC lisse ?
R : Les DDR de type B détectent les courants résiduels DC lisses, mais ils sont conçus pour les circuits AC avec une contamination DC potentielle (comme les sorties d'onduleur). Ils ne remplacent pas la protection contre les surintensités, le courant inverse et les défauts d'arc que les MCB DC et les fusibles gPV fournissent. Plus important encore, même les DDR de type B peuvent manquer de la capacité d'interruption DC et des mécanismes d'extinction d'arc nécessaires pour les réseaux PV haute tension. L'approche correcte consiste à utiliser des dispositifs de protection spécifiques au DC côté DC, avec un DDR de type B sur la sortie AC si requis par la conception de l'onduleur.
Q : Que faire si mon boîtier de combinaison est livré avec un espace de montage pour DDR ?
R : Certains boîtiers de combinaison importés incluent un espace de montage universel sur rail DIN sans être conçus pour des marchés ou des codes spécifiques. Ce n'est pas parce qu'il y a de l'espace physique que vous devriez installer un DDR. Suivez les exigences de l'article 690 du NEC (Amérique du Nord) ou de la norme IEC 62548 (international) : MCB DC, fusibles gPV et SPD DC. Laissez l'espace supplémentaire vide ou utilisez-le pour des positions de string supplémentaires si votre barre omnibus le permet.
Q : Comment savoir si mon onduleur est équipé d'une surveillance RCMU et ISO ?
R : Vérifiez la fiche technique ou le manuel d'installation de l'onduleur. Les onduleurs modernes connectés au réseau de fabricants réputés (SMA, Fronius, SolarEdge, Solis, Huawei, etc.) incluent tous ces éléments en standard, les répertoriant souvent sous “Sécurité” ou “Caractéristiques de protection”. Recherchez des termes tels que “Unité de surveillance du courant résiduel (RCMU)”, “Surveillance de la résistance d'isolement”, “Détection de défaut à la terre” ou “Surveillance ISO”. Si vous ne trouvez pas ces informations, contactez le fabricant - tout onduleur vendu après 2015 pour une connexion au réseau devrait avoir une détection de défaut DC intégrée.
Q : Mon inspecteur local exige un DDR. Que dois-je lui dire ?
R : Demandez spécifiquement où le DDR doit être installé. S'ils veulent dire le côté sortie AC entre l'onduleur et le panneau principal, c'est correct - installez le type A ou le type B selon les spécifications du fabricant de l'onduleur. S'ils insistent sur un DDR côté DC, référez-vous poliment à :
- NEC 690.41 (exige une protection contre les défauts à la terre du système, que le RCMU de l'onduleur fournit)
- NEC 690.9 (exige une protection contre les surintensités DC via des dispositifs à tension nominale DC)
- IEC 62548 Section 8.2 (exigences de protection des circuits DC - n'inclut pas les DDR)
- IEC 60364-7-712 Section 712.413.1.1.1.2 (spécifie un DDR de type B pour le côté AC des systèmes non isolés)
Fournissez la documentation technique de l'onduleur montrant la détection de défaut RCMU/ISO intégrée. La plupart des problèmes d'inspection proviennent d'une confusion entre les exigences côté AC et côté DC.
Q : Puis-je bricoler un boîtier de combinaison solaire ou dois-je en acheter un pré-assemblé ?
R : En cas d'incertitude quant à la sélection des composants ou aux calculs de dimensionnement, achetez un boîtier de combinaison pré-conçu auprès de VIOX Electric. Ceux-ci sont livrés avec des MCB DC, des porte-fusibles gPV, des SPD et des barres omnibus correctement dimensionnés. Le bricolage n'est possible que si vous comprenez parfaitement les exigences NEC 690/IEC 62548 et que vous pouvez vous procurer des composants à tension nominale DC authentiques.
Protégez votre investissement avec une protection DC appropriée
La conclusion est claire : abandonnez la pensée électrique AC lorsque vous entrez dans le monde DC des systèmes photovoltaïques. Les DDR - qu'ils soient de type AC, A, F ou même B - n'ont pas leur place sur le côté entrée DC des boîtiers de combinaison solaires. Ils ne peuvent pas détecter les défauts qui comptent, se rendront aveugles aux défauts ultérieurs et ne peuvent pas interrompre en toute sécurité les arcs DC.
La stratégie de protection correcte suit la trinité DC :
- MCB à tension nominale DC pour la protection contre les surintensités et les courts-circuits
- Fusibles à tension nominale gPV pour la protection contre le courant inverse au niveau du string
- DC SPD pour la protection contre la foudre et les surtensions
La surveillance des fuites et des défauts d'isolement se fait à l'intérieur de l'onduleur via des systèmes RCMU et ISO spécialement conçus pour la détection des défauts DC. Sur le côté sortie AC - et seulement là - installez le DDR de type A ou de type B approprié selon les spécifications du fabricant de l'onduleur.
VIOX Electric fabrique des gammes complètes de boîtiers de combinaison PV, de MCB à tension nominale DC, de fusibles gPV et de SPD DC conçus pour répondre aux normes NEC et IEC. Nos boîtiers de combinaison pré-configurés éliminent les approximations dans la sélection et le dimensionnement des composants. Pour le support technique, les calculs de dimensionnement ou les fiches techniques des produits, visitez VIOX.com ou contactez nos spécialistes de la protection solaire. Ne laissez pas les hypothèses AC compromettre votre sécurité DC.
