A boîte de combinaison solaire collecte les sorties de plusieurs chaînes photovoltaïques ou onduleurs et les achemine par un ou plusieurs départs plus importants. Dans un champ photovoltaïque CC, elle centralise les fusibles de chaîne, la protection contre les surtensions, l'isolement et la surveillance en option. Côté CA, un coffret de regroupement agrège les sorties des onduleurs grâce à des disjoncteurs et des barres omnibus calibrés pour le CA. Ce guide explique les fonctions, le dimensionnement, les composants, les exigences relatives aux enclos et la spécification des projets de boîtes de jonction PV.

Qu'est-ce qu'un boîtier de combinage dans un système solaire ?

Les installations de grande puissance et commerciales contiennent de nombreuses branches en parallèle. Raccorder chaque branche directement à un onduleur central peut nécessiter un câblage excessif. Un coffret de combinage CC raccorde plusieurs paires de branches, assure une protection et les regroupe sur une sortie positive et négative commune. La sortie alimente ensuite un onduleur ou un étage de collecte CC.

Un combinر ne augmente pas la production d'énergie et ne doit pas être ajouté sans raison. Les petits systèmes résidentiels dotés de quelques strings et d'un onduleur avec protection intégrée peuvent ne pas nécessiter de boîtier séparé. L'architecture du champ photovoltaïque et le code applicable déterminent cette exigence.

Boîte de combinaison CC vs Boîte de combinaison CA

boîte de jonction PV CC

Un combineur de courant continu traite le courant continu photovoltaïque en amont de l'onduleur. Les composants doivent être dimensionnés pour la tension photovoltaïque maximale, le courant continu, le courant inverse, la polarité et l'interruption d'arc en courant continu. La commutation en courant continu est plus exigeante que la commutation équivalente en courant alternatif, car le courant ne présente pas de passage par zéro naturel.

combinateur CA

Un combinateur CA rassemble les sorties des onduleurs de chaîne ou d’autres sources de courant alternatif. Il utilise des disjoncteurs CA ou des interrupteurs à fusible, des barres omnibus, des dispositifs de mesure et de protection contre les surtensions adaptés à la tension, à la fréquence et au niveau de défaut. Un dispositif présentant une puissance nominale en courant alternatif ne doit pas être considéré comme adapté au côté courant continu.

LBAJI propose le Boîtier de bus CC photovoltaïque LHLX-PV24/Z/D pour la collecte de courant continu et la Boîtier de raccordement photovoltaïque CA LHLX-AC pour l'agrégation de climatisation.

Tableau de comparaison rapide et de sélection

Utilisez ce tableau comme un récapitulatif rapide des principales décisions d'ingénierie et d'approvisionnement expliquées dans l'article.

Zone de décision	Sens pratique	Que vérifier
Qu'est-ce qu'un boîtier de combinage dans un système solaire ?	Les installations de grande puissance et commerciales comportent de nombreuses chaînes en parallèle.	Le fait de raccorder chaque câble directement à un onduleur central peut entraîner un câblage excessif.
Boîte de combinaison CC vs Boîte de combinaison CA	Un combineur de courant continu gère le courant continu photovoltaïque en amont de l'onduleur.	Les composants doivent être homologués pour la tension photovoltaïque maximale, le courant continu, le courant inverse, la polarité et la capacité d'interruption d'arc en courant continu.
Principaux composants d'un combinateur photovoltaïque en courant continu	Les fusibles en chaîne protègent les modules et les conducteurs contre les courants inverses provenant des chaînes montées en parallèle.	Leur tension nominale, leur intensité nominale, leur pouvoir de coupure en courant continu et leur classe de fusible photovoltaïque doivent être adaptés à l'installation.
Exemple : combineur CC à 16 chaînes	Supposons 16 chaînes en parallèle, chacune avec un courant de court-circuit de 14 A.	Avant d'appliquer les facteurs de correction spécifiques au projet, le courant de court-circuit total est de 224 A.
Exigences relatives au boîtier et à l'environnement	Les boîtiers de raccordement extérieurs sont exposés à la chaleur solaire, aux rayons UV, à la pluie, à la poussière, à la condensation, au sel et à d'importantes variations de température.	Spécifiez un indice IP ou NEMA approprié, des matériaux résistants aux UV, une classe de corrosion, un système de joints et un dispositif de drainage respirant ou anti-condensation si nécessaire.

Principaux composants d'un combinateur photovoltaïque en courant continu

Fusibles à fil

Les fusibles de chaîne protègent les modules et les conducteurs contre les courants inverses provenant des chaînes montées en parallèle. Leur tension nominale, leur intensité nominale, leur capacité de coupure en courant continu et leur classe de fusible photovoltaïque doivent être adaptées au système. Le dimensionnement des fusibles tient compte de l'intensité nominale maximale du fusible en série du module, du courant de court-circuit de la chaîne, des facteurs de correction et de la réglementation locale.

Dispositif de protection contre les surtensions en courant continu

Les SPD limitent les surtensions transitoires dues à la foudre et aux opérations de commutation. Choisissez une protection de type 1, de type 2 ou combinée en fonction de la conception du système de protection contre la foudre et de l'emplacement d'installation. La tension de fonctionnement continue maximale doit être supérieure à la tension en circuit ouvert la plus défavorable du générateur photovoltaïque, en tenant compte de la correction liée à la basse température.

sectionneur CC

Un sectionneur de coupure en charge permet d'isoler le circuit pour les opérations de maintenance. Il doit être homologué pour le courant continu, en fonction de la tension, du courant, du nombre de pôles et de la catégorie d'utilisation du système. Le verrouillage de la poignée et l'indication visuelle de la position permettent de déterminer clairement l'état de fonctionnement.

Suivi

Les capteurs de courant des chaînes, la mesure de la tension, l'état des SPD, la position des commutateurs, la température et les communications permettent d'identifier les chaînes sous-performantes ou les défaillances de protection. La surveillance améliore le diagnostic, mais ne remplace pas la protection électrique.

PV string fuses, DC surge protectors, disconnect and monitoring inside a combiner box — La protection des chaînes, la protection contre les surtensions, l'isolation et la surveillance doivent être adaptées à la tension et au courant du parc photovoltaïque.

Comment déterminer la taille d'un boîtier de raccordement solaire

Vérifier le nombre maximal de chaînes en parallèle et les caractéristiques électriques du module.
Calculez la tension maximale du système à partir de la tension en circuit ouvert du module et de la température minimale sur site.
Calculer le courant par chaîne et le courant combiné à partir du courant de court-circuit et des facteurs de correction requis.
Vérifiez le courant inverse maximal et la valeur nominale du fusible en série du module.
Choisissez un fusible à cordon, un porte-fusible et un sectionneur dont les valeurs nominales en courant continu ont été vérifiées.
Dimensionner les barres omnibus et les câbles de sortie pour le courant continu et l'élévation de température.
Vérifier le courant de défaut CC admissible et la capacité de coupure des composants.
Définir les canaux de surveillance, les communications et l'alimentation auxiliaire.

Exemple : combineur CC à 16 chaînes

Supposons 16 chaînes en parallèle, chacune avec un courant de court-circuit de 14 A. Avant d’appliquer les facteurs de correction spécifiques au projet, le courant de court-circuit total est de 224 A. Le courant nominal continu, l’intensité nominale des fusibles, le disjoncteur de sortie et le câble ne peuvent pas être choisis uniquement en fonction de cette valeur de 224 A ; il convient d’appliquer les règles PV en vigueur, le déclassement thermique, le regroupement des conducteurs et les limites des composants. La tension continue maximale doit être calculée à la température la plus basse prévue pour les modules.

Exigences relatives au boîtier et à l'environnement

Les boîtiers de raccordement extérieurs sont exposés à la chaleur solaire, aux rayons UV, à la pluie, à la poussière, à la condensation, au sel et à d'importantes variations de température. Précisez un indice de protection IP ou NEMA adapté, des matériaux résistants aux UV, une classe de corrosion, un système de joints d'étanchéité ainsi qu'un système de drainage perméable à l'air ou une solution anti-condensation si nécessaire. Un indice IP élevé ne compense pas des presse-câbles mal conçus ou une porte ouverte sous la pluie.

Weather-resistant photovoltaic combiner enclosure with organized cable glands and wiring — Les performances en extérieur dépendent de l'étanchéité du boîtier, de la résistance aux UV, de la protection contre la corrosion et de la conception des entrées de câbles.

La conception thermique est importante car les fusibles, les bornes et les parasurtenseurs génèrent de la chaleur, tandis que le rayonnement solaire fait augmenter la température du boîtier. Les composants doivent être espacés de manière à permettre la dissipation de la chaleur et être adaptés à la température interne. L'acier inoxydable, l'acier revêtu et les polymères techniques présentent chacun des propriétés différentes en matière de corrosion, de résistance à la chaleur et de résistance mécanique.

Câblage, polarité et mise à la terre

Utilisez un câble, des connecteurs et des presse-étoupes homologués PV présentant la tension, la température et la résistance aux UV requises. Maintenez la polarité de la chaîne jusqu'à la sortie et séparez les conducteurs positifs et négatifs. Serrez les bornes au couple avec des outils étalonnés et prévoyez une gestion des contraintes. La liaison équipotentielle des boîtiers métalliques et les chemins de terre des parafoudres (SPD) doivent être courts et directs. La mise à la terre des conducteurs du système dépend de la topologie de l'onduleur et des exigences locales.

Conception de combineur CA

Un combiner solaire CA reçoit plusieurs départs d'onduleurs et alimente un transformateur ou un tableau général de distribution. Le courant de ses barres omnibus suit la production des onduleurs et la diversité, tandis que le niveau de défaut inclut les contributions du réseau et d'autres sources. Sélectionnez les disjoncteurs, les barres omnibus, les transformateurs de courant, le parafoudre et l'enveloppe pour un service en CA et coordonnez-les avec la protection des onduleurs et l'appareillage amont.

AC combiner cabinet connecting multiple solar inverters at a photovoltaic plant — Un coffre de combinage CA regroupe les sorties des onduleurs à l'aide de disjoncteurs adaptés au courant alternatif, de barres omnibus et d'une protection contre les surtensions.

À l'échelle des services publics, la sortie CA collectée peut alimenter un poste compact d'énergie renouvelable de 35 kV pour la transformation de tension et le raccordement au réseau. Les caractéristiques nominales du boîtier de combinage, de l'onduleur, du transformateur et de l'appareillage de commutation MT doivent être déterminées à partir d'une seule étude de système.

Essais en usine et sur site

Inspection visuelle et du câblage par rapport aux plans approuvés.
Vérifications du couple de serrage des bornes et de la traction des conducteurs.
Essais de résistance d'isolement et diélectriques le cas échéant.
Vérification de la polarité et de la continuité.
Contrôles fonctionnels des fusibles, des parafoudres, des interrupteurs et de la surveillance.
Cartographie des communications et simulation d'alarmes.
Inspection de l'enceinte et du joint.
Inspection thermique après fonctionnement à charge représentative.

Erreurs courantes de sélection

Utiliser des disjoncteurs ou des interrupteurs CA sur un circuit CC sans évaluation CC vérifiée.
Ignorer l'augmentation de la tension en circuit ouvert du module due à la basse température.
Sélectionner des fusibles uniquement à partir du courant de service normal.
Utiliser un indice de protection de boîtier qui ne tient pas compte des presses-étoupes et de l'installation.
Création de conducteurs de terre SPD longs et inductifs.
Mélanger des marques ou des types de connecteurs sans approbation de compatibilité.
Omettre du design les brins de fibre en réserve, les canaux de surveillance ou la capacité future.

Boîtes de jonction à sorties multiples et surveillées

Les grands réseaux peuvent utiliser plusieurs sorties combinées ou une surveillance du courant de chaîne pour localiser les chaînes sous-performantes et en défaut. Les canaux de surveillance, les communications et l'alimentation auxiliaire doivent tolérer le même environnement extérieur et les mêmes surtensions que le circuit de puissance. Le seul nombre d'entrées ne définit pas la capacité utilisable.

Informations requises pour sélectionner un boîtier de jonction PV

Fournissez le Voc, l'Isc et les coefficients de température du module, les chaînes en parallèle, la température minimale du site, la tension maximale du système, les entrées de l'onduleur, les sections des conducteurs, la disposition de la mise à la terre et l'environnement du coffret. Ces paramètres déterminent les caractéristiques nominales des fusibles CC, de l'isolateur, du parafoudre, du jeu de barres, des presse-étoupes et des bornes de sortie.

Références techniques et lectures complémentaires

Les sources indépendantes suivantes étayent les normes, la terminologie, les calculs et le contexte de sécurité abordés dans ce guide :

Ressources solaires photovoltaïques du Département de l'Énergie des États-Unis — Aperçu gouvernemental de la technologie photovoltaïque et de la manière dont les systèmes PV convertissent l'énergie solaire en énergie électrique.
Exigences de conception des générateurs photovoltaïques selon la norme CEI 62548-1 — Exigences de conception relatives au câblage, à la commutation, à la mise à la terre, à la protection électrique, à l'isolation et à la sécurité du champ de panneaux photovoltaïques.
Exigences de sécurité électrique de l'OSHA — Contexte de sécurité pour les équipements de construction et de distribution électrique associés aux réseaux électriques.