Comment dimensionner les fusibles PV et les sectionneurs DC selon la norme NEC 690

Le dimensionnement du sectionneur PV est pas un universel Isc × 1,56 calcul. La méthode défendable consiste à séparer quatre décisions :

1. Calculer le courant maximal du circuit selon l'édition du NEC adoptée localement.
2. Décider si une protection contre les surintensités est requise, puis dimensionner le dispositif de protection contre les surintensités (OCPD) si tel est le cas.
3. Sélectionnez le sectionneur DC pour le courant maximal du circuit, la tension maximale, la fonction de commutation requise et les conditions environnementales.
4. Vérifiez la preuve complète du produit et de l'assemblage: homologation, marquages, SCCR, disposition des pôles, enveloppe, bornes de conducteur et instructions du fabricant.

La valeur familière 156% provient de deux étapes 125% dans un cheminement NEC commun : d'abord du courant de court-circuit du module au courant maximal du circuit, puis du courant maximal du circuit à un calibre OCPD conventionnel. Le second facteur n'est pas automatiquement un facteur de calibre de sectionneur.

Limite de conception : Les éditions du NEC et les amendements locaux sont adoptés selon des calendriers différents. Utilisez l'édition appliquée par l'autorité compétente (AHJ), les instructions du module et de l'onduleur, les conditions de l'équipement homologué et le dossier d'ingénierie du projet. Cet article explique la structure décisionnelle ; il ne s'agit pas d'une conception certifiée.

Le modèle de dimensionnement à quatre voies

Voie	Question	Sortie principale	Ne pas confondre avec
Courant de circuit	Quel est le courant maximal selon le NEC pour ce circuit de source, de sortie ou d'entrée ?	Courant de circuit maximal	Calibre du fusible ou valeur en ampères du catalogue du commutateur
Conducteurs et OCPD	Une protection contre les surintensités est-elle requise et quel calibre le circuit complet peut-il accepter ?	Ampacité des conducteurs et calibre/emplacement de l'OCPD	Sectionneur transportant du courant
Sectionneur	Quels sont le courant, la tension, le pouvoir de coupure, le nombre de pôles, l'enveloppe et les bornes requis ?	Spécification du sectionneur	Une fonction de déclenchement par fusible ou disjoncteur
Homologation et courant de court-circuit	L'appareil ou l'assemblage exact est-il adapté au marché et au courant de court-circuit disponible ?	Certification, preuve de SCCR/pouvoir de coupure, marquages, documents	Un logo de norme ou une brochure de gamme

Données d'entrée requises avant le calcul

Ne commencez pas par un catalogue de disjoncteurs. Collectez d'abord les données du circuit.

Entrée	Pourquoi c’est important	Source de preuve
Isc et Voc du module	Valeurs de départ pour les calculs de courant et de tension	Fiche technique/plaque signalétique exacte du module
Valeur nominale maximale des fusibles série	Contrainte supérieure sur le dispositif de protection contre les surintensités (OCPD) du circuit source	Fiche technique/plaque signalétique du module
Modules en série par chaîne	Établit la tension en circuit ouvert de la chaîne	Conception du champ photovoltaïque
Chaînes en parallèle au point dimensionné	Établit le courant combiné et l'exposition au courant inverse	Schéma unifilaire
Température minimale prévue	Utilisé pour la tension PV maximale	Base de conception du site et méthode NEC
Limites de l'onduleur ou du convertisseur DC-DC	Peut affecter la méthode de calcul autorisée, le retour d'alimentation et la compatibilité des équipements	Instructions exactes du produit
Type de conducteur, classe de température et installation	Nécessaire pour l'ampacité, la correction et l'ajustement	Méthode de câblage et données du conducteur
Autres sources connectées	Le réseau, la batterie ou les sources en parallèle peuvent modifier le courant disponible et l'emplacement du dispositif de protection contre les surintensités (OCPD)	Architecture complète du système
Courant de défaut disponible	Nécessaire pour les pouvoirs de coupure et les valeurs nominales de court-circuit	Étude d'ingénierie ou calcul validé
Fonction de sectionnement	Coupure en charge, isolation d'équipement, isolation pour maintenance ou toute autre fonction définie	Note de conception et code adopté
Ambiance, enveloppe, altitude et montage	Peut modifier le courant utilisable et l'adéquation environnementale	Conditions du site et instructions du produit
Marché cible et AHJ	Détermine le code adopté et la liste/preuve requise	Exigences du projet

Si la question en suspens est où l'emplacement du sectionneur plutôt que ses caractéristiques nominales, commencez par le guide d'emplacement du sectionneur solaire.

Étape 1 : Calculer le courant maximal du circuit PV

Pour un circuit source PV conventionnel utilisant la méthode du courant de court-circuit du module, le point de départ habituel est :

Courant de circuit source maximal = Isc du module × 1,25

Pour des chaînes identiques combinées en parallèle :

Courant de sortie combiné maximal = nombre de chaînes en parallèle × Isc du module × 1,25

Le facteur 1,25 ici convertit la base Isc du module en courant de circuit maximal pour cette méthode courante du NEC. Il ne s'agit pas encore du calibre du fusible, de l'ampacité du conducteur ou de la taille du sectionneur au catalogue.

L'article 690 contient également des voies pour les circuits connectés aux convertisseurs de puissance électroniques et pour certains calculs photovoltaïques à grande échelle conçus. Le traitement du courant des modules bifaciaux et les limites spécifiques à l'équipement peuvent également modifier l'entrée. Par conséquent, utilisez la méthode autorisée par l'édition du NEC adoptée et prise en charge par les documents du projet au lieu de forcer chaque système dans la même équation.

Exemple conventionnel : six chaînes en parallèle

Supposons six chaînes identiques, utilisant chacune des modules avec :

• Isc = 14.45 A
• calibre maximal du fusible en série = 25 A
• aucune contribution de courant supplémentaire incluse dans cet exemple simplifié

Le courant de circuit maximal combiné est :

6 × 14.45 A × 1.25 = 108.4 A

108.4 A is the maximum circuit current at the combined output for this calculation. Il ne s'agit pas automatiquement d'une exigence de sectionneur de 150 A.

Étape 2 : Déterminer si un dispositif de protection contre les surintensités (OCPD) est requis

Un circuit PV ne nécessite pas de fusible simplement parce qu'il contient un module. Les sources PV sont limitées en courant, et certains circuits peuvent se passer d'un OCPD lorsque les conditions NEC applicables sont remplies — par exemple, lorsque le conducteur a une capacité de courant suffisante et que le courant provenant de toutes les sources ne peut pas dépasser la limite de surintensité autorisée de l'équipement.

La protection contre les surintensités devient importante lorsque des chaînes en parallèle, des batteries, le réseau ou une autre source peuvent injecter un courant dommageable dans un circuit ou un conducteur. L'emplacement de l'OCPD doit tenir compte de la direction et de la source de ce courant, et ne pas être simplement placé là où c'est pratique.

Posez ces questions dans l'ordre :

1. Quelles sources peuvent alimenter le conducteur lors d'un défaut ?
2. La capacité de courant du conducteur couvre-t-elle le courant maximal provenant de ces sources après toutes les corrections et ajustements requis ?
3. Le courant provenant de toutes les sources peut-il dépasser la limite du module, du convertisseur, du conducteur ou de l'équipement ?
4. L'édition du NEC adoptée autorise-t-elle une protection à une extrémité, exige-t-elle une protection aux deux extrémités, ou n'autorise-t-elle aucun OCPD pour ce circuit ?
5. Les instructions du module, de l'onduleur, du boîtier de jonction, du porte-fusible ou de tout autre équipement homologué imposent-elles une condition supplémentaire ?

Pour une analyse plus approfondie des conditions sans fusible et du courant inverse des chaînes en parallèle, voir lorsque le NEC 690.9 exige des fusibles de chaîne PV.

Étape 3 : Dimensionner le fusible PV ou tout autre OCPD

Lorsqu'un OCPD est requis, une méthode courante du NEC fixe son calibre minimal à 125 % du courant maximal du circuit, sauf si une méthode d'assemblage autorisée à 100 % s'applique.

Minimum OCPD conventionnel = courant maximal du circuit × 1,25

La combinaison de cela avec la méthode conventionnelle du Isc du module produit :

Isc × 1,25 × 1,25 = Isc × 1,5625

C'est l'origine de la règle abrégée “ 156% ”. Elle peut être utile pour un calcul conventionnel de dispositif de protection contre les surintensités (OCPD) du circuit source, mais seulement après avoir confirmé que le code applicable s'y prête.

Le fusible ou le disjoncteur sélectionné doit satisfaire à toutes les contraintes applicables, et pas seulement au minimum calculé :

• égal ou supérieur au calibre minimal requis ;
• égal ou inférieur au calibre maximal de fusible en série du module lorsque cette limite s'applique ;
• compatible avec l'ampacité du conducteur après correction et ajustement ;
• adapté à la tension DC maximale ;
• doté d'un pouvoir de coupure adéquat pour le courant de défaut disponible ;
• catégorie d'application PV, homologation, support et combinaison d'assemblage corrects ; et
• autorisé par les instructions de l'équipement et les règles standard de calibre en ampères.

Si le calibre standard suivant du dispositif de protection contre les surintensités (OCPD) dépasse la limite du module, du conducteur, du support ou de l'équipement, ne “ passez pas au calibre supérieur en espérant que cela fonctionne ”. Modifiez le conducteur, l'architecture, le regroupement des chaînes ou l'équipement afin que toutes les contraintes puissent être satisfaites.

Pour l'évaluation des produits en Amérique du Nord, UL Solutions identifie les voies UL 248-19 et UL 2579 pour les fusibles PV. Dans les projets orientés IEC, CEI 60269-6 provides supplementary requirements for fuse-links protecting PV strings and arrays up to 1,500 V DC. A gPV marking or IEC test report does not by itself satisfy a U.S. listing requirement.

Étape 4 : Dimensionner le courant du sectionneur DC séparément

Pour l'isolation de l'équipement selon l'article 690 du NEC, le moyen de déconnexion ou le dispositif d'isolement doit être évalué pour le circuit qu'il contrôle. En guise de référence, le courant nominal applicable du sectionneur ne doit pas être inférieur au courant maximal du circuit. Appliquez ensuite les conditions d'homologation exactes du produit, les restrictions d'utilisation en continu, les corrections de température ambiante, les effets de l'enveloppe, les limites des bornes et les instructions du fabricant.

Pour l'exemple à six chaînes :

• maximum circuit current = 108.4 A;
• minimum conventionnel du dispositif de protection contre les surintensités, si requis sur cette sortie = 108.4 A × 1.25 = 135.5 A avant les contraintes de taille standard et d'équipement ;
• base de courant de sectionnement = at least 108.4 A, suivi par des vérifications d'utilisation et de déclassement spécifiques au produit.

Le résultat peut toujours être un appareil au catalogue de 125 A, 150 A, 160 A ou plus, selon la manière dont le produit exact est calibré et utilisé. Le point est que 150 A ne découle pas automatiquement de l'application du facteur de protection contre les surintensités au sectionneur.

Ne présumez pas qu'une intensité nominale de catalogue signifie la même chose pour tous les produits. Vérifiez s'il s'agit d'une intensité nominale en régime continu, d'une intensité nominale pour usage général, d'une intensité nominale spécifique au PV, d'une intensité nominale selon la catégorie d'emploi, ou d'une intensité nominale dépendant d'une disposition spécifique des pôles. Le Guide de sélection des sectionneurs DC explique ces distinctions de plaque signalétique.

Étape 5 : Calculer la tension DC maximale

Le dimensionnement en courant seul ne peut pas qualifier un sectionneur PV. Les modules connectés en série augmentent la tension, et la Voc du module augmente à mesure que la température des cellules diminue.

Pour une chaîne utilisant la méthode du tableau NEC, le calcul conceptuel est :

Tension PV maximale = modules en série × Voc du module × facteur de correction basse température applicable

D'autres méthodes autorisées peuvent utiliser les coefficients de température fournis par le fabricant ou des calculs d'ingénierie. Utilisez la méthode autorisée par l'édition du NEC adoptée et la température minimale prévue sur le site.

Select the fuse, holder, breaker, disconnect, combiner, SPD, and inverter input for a DC voltage at least equal to the calculated maximum. Verify any polarity, grounding, and pole-series arrangement limits. Never infer a 1,000 V or 1,500 V capability by adding markings from individual poles unless the exact instructions explicitly permit that arrangement.

Étape 6 : Définir la fonction de commutation requise

“ Sectionneur ”, “ isolateur ” et “ interrupteur-sectionneur ” ne sont pas des étiquettes interchangeables dans toutes les normes ou installations.

Si l'appareil est censé s'ouvrir alors que le courant circule, il doit être évalué et marqué pour la capacité de coupure en charge DC requise à la tension, au courant et selon la configuration de raccordement réels. Certains dispositifs d'isolement ne sont autorisés que lorsque l'interruption de la charge est empêchée par un verrouillage ou lorsque l'appareil est marqué comme ne devant pas être manœuvré en charge. Une poignée et un symbole OFF ne prouvent pas une capacité de coupure en charge.

Définissez la fonction avant de sélectionner le produit :

• Sera-t-il manœuvré régulièrement en charge ?
• S'agit-il uniquement d'un point d'isolement d'équipement après qu'un autre dispositif a ouvert le circuit ?
• La conception nécessite-t-elle un isolement à coupure visible ou verrouillable ?
• Doit-il servir de moyen de déconnexion pour système PV, de sectionneur d'équipement ou uniquement d'isolateur de maintenance ?
• Qu'est-ce qui reste sous tension après l'opération ?

Un sectionneur DC n'est pas non plus automatiquement un système d'arrêt rapide. L'emplacement et la fonction sont traités séparément dans le guide de sélection des sectionneurs solaires.

Étape 7 : Vérifier le SCCR et les pouvoirs de coupure

Deux valeurs nominales sont couramment confondues :

• Pouvoir de coupure s'applique à la capacité d'un dispositif de protection contre les surintensités (OCPD) à interrompre le courant de défaut en toute sécurité.
• Courant de court-circuit admissible (SCCR) s'applique à la capacité d'un équipement ou d'un assemblage à supporter le courant de défaut présumé dans des conditions données.

Le pouvoir de coupure d'un fusible ne devient pas automatiquement le SCCR d'un coffret de regroupement ou d'un ensemble de sectionnement. Le SCCR de l'assemblage complet dépend de la combinaison évaluée du sectionneur, du fusible et de son porte-fusible, des bornes, des jeux de barres, de l'enveloppe, de la plage de conducteurs, des distances d'isolement et de toute protection limitatrice de courant.

Les champs PV sont limités en courant, mais les batteries, les coupleurs en parallèle et les chemins de retour des onduleurs ou du réseau peuvent modifier sensiblement le courant de défaut disponible. Documentez chaque source. Vérifiez que :

• le pouvoir de coupure de l'OCPD n'est pas inférieur au courant de défaut disponible à ses bornes ;
• le SCCR du sectionneur et de l'équipement est adéquat pour l'installation ;
• toute déclaration de valeur nominale en série ou de limitation de courant est spécifiquement autorisée et documentée ; et
• l'étiquette de l'assemblage reflète la configuration approuvée.

Pour plus de détails, voir pouvoir de coupure du fusible PV.

Étape 8 : Faire correspondre le chemin d'évaluation du produit

Les normes identifient les catégories de produits ; elles n'approuvent pas une installation par leur seul titre.

Composant ou fonction	Références d'évaluation nord-américaines identifiées par UL Solutions	Référence orientée IEC	Ce qu'il faut vérifier
Fusible PV	UL 248-19 / UL 2579	CEI 60269-6	Tension, courant, application, pouvoir de coupure, combinaison de porte-fusible
sectionneur PV	UL 98B / UL 508I	CEI 60947-3	Liste/catégorie exacte, courant, tension, service, pôles, marquages, SCCR
Disjoncteur PV	UL 489B	Norme de disjoncteur spécifique au marché	Tension, courant, déclenchement, polarité, pouvoir de coupure, application
Boîtier de raccordement	UL 1741 ou chemin d'évaluation d'assemblage applicable	Normes d'assemblage/produit applicables	SCCR de l'assemblage, enveloppe, bornes, protection, marquages

Page de certification des systèmes solaires auxiliaires (balance-of-system) de UL Solutions liste ces voies de certification produit. Elles ne sont pas interchangeables. Par exemple, un rapport IEC 60947-3 peut constituer une preuve pertinente pour un interrupteur-sectionneur destiné au marché IEC, mais n'établit pas une homologation UL 98B ou UL 508I.

Avant de spécifier un produit, obtenez le numéro de modèle exact et vérifiez-le dans la base de données de certification pertinente. Une brochure de gamme, une mention “ conçu pour répondre à ”, le marquage CE ou un certificat pour un modèle similaire ne remplacent pas l'homologation requise et les conditions d'acceptabilité.

Exemple pratique A : Une chaîne PV

Considérons une chaîne avec :

• module Isc = 14.45 A;
• module Voc = 49.5 V;
• 20 modules en série ;
• calibre maximal du fusible en série = 25 A ; et
• un facteur de tension basse température illustratif de 1,14 sélectionné selon la méthode autorisée du projet.

Actuel

Courant maximal du circuit :

14.45 A × 1.25 = 18.06 A

Si les conditions NEC adoptées démontrent qu'aucune source ne peut injecter un courant excessif dans la chaîne et que les limites des conducteurs/équipements sont respectées, un dispositif de protection contre les surintensités (OCPD) du circuit source peut ne pas être requis.

Si un OCPD est requis et que la méthode conventionnelle de 125 % pour l'OCPD s'applique :

18.06 A × 1.25 = 22.58 A

Le calibre standard approprié suivant peut être de 25 A, mais uniquement parce qu'il respecte également la limite maximale de fusible en série de 25 A, l'ampacité du conducteur, la tension, le porte-fusible et les exigences de certification. Cet exemple n'autorise pas l'utilisation d'un fusible de 25 A pour un module différent.

La base du courant de coupure reste au moins 18.06 A, subject to the exact product’s use conditions. It does not become 22.58 A merely because that value was used to size an OCPD.

Tension

Tension maximale de chaîne pour cette méthode illustrative :

20 × 49.5 V × 1.14 = 1,128.6 V DC

A 1,000 V DC device would not be adequate for that calculated value. The next candidate may be a 1,200 V or 1,500 V product, but the exact permitted voltage, pole arrangement, duty, listing, and equipment compatibility still have to be verified.

Exemple pratique B : Sortie de coffret de regroupement à six chaînes

Using six parallel strings with the same 14.45 A module Isc:

Courant de circuit maximal

6 × 14.45 A × 1.25 = 108.4 A

OCPD de sortie, si requis

108.4 A × 1.25 = 135.5 A

Un concepteur pourrait étudier un disjoncteur standard de 150 A, mais seulement après avoir confirmé l'ampacité du conducteur, les limites du combineur et de l'onduleur, les règles de dimensionnement standard, le pouvoir de coupure et les conditions d'assemblage homologuées. Si une contrainte est inférieure, l'architecture doit être modifiée.

Sectionneur

The disconnect must be suitable for at least 108.4 A maximum circuit current before product-specific conditions are applied. The designer must then check maximum voltage, load-break function, SCCR, listing, enclosure, terminals, ambient, mounting, and pole arrangement.

Fusibles de chaîne

Chaque décision concernant les fusibles de chaîne nécessite également de prendre en compte la contribution au courant inverse des autres chaînes en parallèle et le calibre maximal du fusible série du module. Ne sélectionnez pas les six fusibles de dérivation uniquement à partir de la valeur du disjoncteur de sortie combinée. Les circuits de dérivation et de sortie sont des zones de protection différentes.

Erreurs de dimensionnement courantes

Erreur	Pourquoi cela échoue	Mesure corrective
Multipliez Isc par 1,56 et appelez le résultat la taille du sectionneur	Le second facteur 1,25 appartient généralement au dimensionnement du disjoncteur, et non automatiquement au courant du sectionneur	Calculez le courant maximal du circuit, puis appliquez les conditions d'utilisation exactes du sectionneur
Installez un fusible sur chaque chaîne sans vérifier la nécessité	Certains circuits à courant limité peuvent satisfaire aux conditions du NEC sans disjoncteur	Évaluer le courant provenant de toutes les sources, l'ampacité des conducteurs et les limites de l'équipement
Choisir uniquement en fonction des ampères	Un interrupteur peut avoir une capacité de courant suffisante mais une tension DC, un service, un SCCR, des pôles ou une homologation inadéquats	Utiliser une spécification multi-portes
Additionner les tensions des pôles à partir d'un schéma générique	La capacité de tension DC peut dépendre d'un agencement de contacts en série spécifique au modèle	Suivre exactement le schéma de câblage et le marquage du modèle
Traiter le pouvoir de coupure des fusibles comme le SCCR du combineur	Les caractéristiques nominales des composants et de l'assemblage sont différentes	Vérifiez le SCCR de l'assemblage évalué et la configuration
Appliquez un facteur de température générique 80%, 90% ou 95%	Le déclassement du produit dépend de la conception exacte, de l'enveloppe, de l'ambiance et des conditions d'essai	Utilisez les courbes spécifiques au modèle et les instructions d'installation
Traitez les preuves IEC comme une homologation américaine	Les normes et les systèmes d'approbation du marché ont des portées différentes	Faites correspondre la documentation au projet et aux exigences de l'AHJ
Considérez que OFF signifie que chaque conducteur PV est hors tension	Les modules éclairés peuvent maintenir les conducteurs côté champ sous tension	Identifiez les limites d'isolement et suivez les procédures de travail en sécurité

Revue de conception et liste de contrôle pour demande de prix (RFQ)

Envoyez aux fournisseurs et aux réviseurs une définition complète du circuit, et pas seulement “ Besoin d'un sectionneur solaire 150 A ”. Incluez :

• l'édition du NEC adoptée, la juridiction et le processus d'évaluation de produit requis ;
• le schéma unifilaire et l'emplacement/fonction exacts du sectionneur ;
• la marque/le modèle du module, Isc, Voc, le calibre maximal du fusible de série et les coefficients de température ;
• le nombre de modules par chaîne et le nombre de chaînes en parallèle ;
• courant de circuit maximal calculé et méthode de calcul ;
• si un OCPD est requis, son calibre/emplacement proposé et les contraintes de contrôle ;
• tension DC maximale calculée et température de conception la plus basse ;
• courant de défaut disponible et pouvoir de coupure requis de l'OCPD/SCCR de l'assemblage ;
• exigence de coupure en charge ou d'isolement uniquement ;
• disposition des pôles, mise à la terre, polarité et exigence de schéma de câblage du fabricant ;
• matériau du conducteur, classe, section, classe de température et exigences relatives aux bornes ;
• type d'enveloppe, exigence IP/NEMA, plage de température ambiante, altitude, montage et méthode d'entrée de câble ;
• fiche technique du modèle exact, instructions, dessin dimensionnel et schéma de raccordement ;
• numéro de liste/certificat exact et enregistrement dans la base de données lorsque requis ; et
• étiquettes requises, accessoires, dispositif de consignation, fusibles de rechange et politique de pièces de rechange.

VIOX offre Interrupteur sectionneur CC et coffret de combinaison solaire familles de produits pour comparaison technique. Utilisez ces pages pour présélectionner les formats mécaniques et les caractéristiques nominales déclarées, puis demandez les preuves spécifiques au modèle exact requises par le projet. Ne déduisez pas la conformité NEC ou une homologation UL à partir d'une page de famille de produits.

Règle finale

La séquence de dimensionnement la plus sûre est simple à retenir :

Le courant d'abord. Le dispositif de protection contre les surintensités (OCPD) ensuite. Le sectionneur en troisième. Les preuves en dernier, mais obligatoires.

Le raccourci 156% ne s'applique que là où les deux étapes 125% sont réellement requises. Une conception PV conforme maintient le courant maximal du circuit, le calibre du fusible, le calibre du sectionneur, la tension, le courant de défaut, la fonction de commutation et l'homologation du produit comme des vérifications distinctes qui doivent toutes être validées.

Sources

• NFPA 70 (National Electrical Code), éditions actuelles et archivées via NFPA LiNK
• UL Solutions — Certification des composants de système solaire
• UL Solutions — Base de données de certification Product iQ
• IEC — IEC 60269-6:2010+A1:2021, cartouches fusibles pour installations photovoltaïques
• IEC — IEC 60947-3:2020+A1:2025, interrupteurs, sectionneurs, interrupteurs-sectionneurs et combinés-fusibles