Auteur : Will White, spécialiste des applications confirmé, DER

Il existe différents types de défauts de mise à la terre, et certains sont plus faciles à diagnostiquer et à localiser que d´autres. Plusieurs techniques de test peuvent être utilisées pour identifier et localiser les défauts. Il peut souvent s´avérer difficile de déterminer quel test fournira les résultats les plus rapides et les plus précis. Les défauts de mise à la terre constituent l´un des problèmes les plus courants dans les installations photovoltaïques, quels que soient le type ou la taille du système.

Lorsqu´un conducteur porteur de courant entre en contact avec des parties métalliques mises à la terre, plusieurs problèmes peuvent survenir.

• Des parties métalliques non conductrices de courant, telles que le cadre d´un module, peuvent être mises sous tension, ce qui constitue un risque de sécurité important.
• Les défauts de mise à la terre peuvent provoquer des arcs électriques, générant de la chaleur et des étincelles susceptibles de déclencher des incendies.
• Le courant circulant vers la terre par le biais du défaut ne parvient pas à l´onduleur, ce qui réduit les performances du système et son rendement financier.

Dans cet article, nous aborderons brièvement les types de défauts de mise à la terre, examinerons les différents tests exploitables pour identifier et localiser les défauts de mise à la terre, et verrons quand utiliser ces tests pour obtenir les résultats les plus rapides.

Les deux types de défauts de mise à la terre CC

Il existe deux types de défauts de mise à la terre : les défauts de mise à la terre persistants et les défauts de mise à la terre intermittents.

1. Un défaut de mise à la terre persistant est une connexion à faible résistance entre un conducteur porteur de courant et une pièce métallique mise à la terre.
   • Il est toujours présent et déclenche le système de détection de défaut de mise à la terre dans l´onduleur.
   • De nombreuses causes sont à l´origine des défauts de mise à la terre, mais la plupart d´entre eux sont dus à une mauvaise exécution.
   • Les erreurs d´installation courantes incluent le pincement d´un fil, son endommagement pendant l´installation ou de mauvaises techniques de gestion des fils.
   • Ces défauts de mise à la terre étant toujours présents, ils sont relativement faciles à localiser avec l´une des méthodes de test décrites ci-dessous. Cependant, certaines méthodes de test peuvent prendre plusieurs jours en raison de leurs exigences en matière de processus ou d´autres limitations.
2. Les défauts de mise à la terre intermittents sont des défauts de résistance plus élevée qui peuvent se produire et disparaître en fonction des conditions environnementales ou mécaniques.
   • Ils sont souvent causés par des câbles pincés par les structures mobiles des réseaux photovoltaïques.
   • Ils peuvent également apparaître lorsque le système est exposé à l´humidité, par exemple en cas de pluie ou le matin en cas de présence de rosée.
   • Comme les défauts de mise à la terre intermittents peuvent avoir une résistance élevée et être d´une nature transitoire, ils peuvent s´avérer complexes à identifier et encore plus difficiles à localiser.
   • Ces types de défauts peuvent ne déclencher la protection contre les défauts de mise à la terre des variateurs que dans des conditions spécifiques.

Vous recherchez des informations plus détaillées sur ces différences ? Lisez l´article suivant : Quelle est la différence entre les défauts de mise à la terre persistants et intermittents ?

Méthodes de test pour localiser les défauts de mise à la terre

Tests de résistance d´isolement

Outils Fluke : testeur de résistance d´isolement Fluke 1507, multimètre d´isolement Fluke 1587 FC, testeur de résistance d´isolement et mégohmmètre Fluke 1537, testeur photovoltaïque multifonction solaire et analyseur de performances Fluke SMFT-1000, traceur de courbe I-V

Définition/fonctionnement :

• Définition : le test de résistance d´isolement (IRT) est une méthode utilisée pour détecter les conducteurs présentant une faible résistance à la terre.
• Mécanisme : il envoie un signal de haute tension et de faible courant via un conducteur et mesure le courant de fuite à la terre, qui est exprimé en ohms.
• Interprétation : une faible résistance indique un défaut de mise à la terre potentiel.

Cas d´utilisation :

• Emplacement du défaut inconnu : à utiliser lorsqu´il est difficile de savoir quel circuit contient un défaut de mise à la terre.
• Isolement systématique :
  • Tester l´ensemble du répartiteur pour réduire la zone affectée ;
  • Tester ensuite les chaînes individuelles dans le répartiteur concerné.
• Défauts intermittents :
  • Peut aider à détecter certains défauts de mise à la terre intermittents ;
  • Il est préférable de comparer des chaînes similaires dans des conditions environnementales identiques.

Idéal pour :

• Les défauts de mise à la terre persistants (chemins clairs à faible résistance vers la terre)
• L´isolement de défaut initial dans les grands systèmes PV
• Les tests comparatifs entre des chaînes PV similaires pour détecter des problèmes subtils

Limites :

• Précision de la localisation du défaut : l´IRT ne permet pas de localiser précisément un défaut de mise à la terre.
• Débranchement physique requis : les chaînes doivent souvent être isolées (par exemple, en débranchant le côté négatif de la barre omnibus), ce qui :
  • Prend beaucoup de temps
  • Peut provoquer une usure ou des dommages si cette opération est effectuée à plusieurs reprises
• Détection de défaut intermittent :
  • Peut passer à côté de défauts qui n´apparaissent que dans certaines conditions.
  • Nécessite une comparaison minutieuse entre des circuits similaires pour déduire les problèmes.
• Non concluant seul : peut être utilisé avec le Fluke GFL-1500 pour localiser précisément le défaut.

Vous voulez savoir comment utiliser le test de résistance d´isolement pour localiser les défauts de mise à la terre intermittents ? Lisez cet article : Comment tester les chaînes PV pour détecter les défauts de mise à la terre intermittents

Test de tension à la terre

Outils Fluke : multimètre numérique Fluke 283 FC/PV 1 500 V, pince multimètre Fluke 393 FC 1 500 V

Définition/fonctionnement :

• Définition : méthode de diagnostic mesurant la tension entre les conducteurs CC positifs ou négatifs et la terre.
• Condition normale : dans la plupart des cas, lorsque l´onduleur est éteint, il ne doit y avoir aucune tension entre le conducteur CC et la terre (c´est-à-dire des relevés proches de zéro).
• Condition du défaut : un défaut de mise à la terre introduit une connexion entre un conducteur (positif ou négatif) et la terre, ce qui entraîne un potentiel de tension mesurable entre ce conducteur et la terre.

Equipement :

• Permet d´identifier la chaîne PV présentant le défaut.
• Grâce à des calculs de base, vous pouvez estimer l´emplacement du défaut sur la chaîne.

Cas d´utilisation :

• Recherche de chaînes défectueuses : détecte quelle chaîne présente un défaut de mise à la terre.
• Estimation de la localisation du défaut : permet de localiser approximativement les défauts à l´aide de relevés de tension et de calculs simples.
• Enquête sur le défaut intermittent : Permet de détecter les défauts intermittents si les conditions à l´origine du défaut sont reproduites, notamment :
  • Déplacement d´un système de suivi
  • Test en conditions humides

Idéal pour :

• Les défauts de mise à la terre (défauts directs, faible résistance)
• Les situations nécessitant une estimation approximative de la position du défaut
• Les réseaux avec des conditions variables qui permettent la reproduction des pannes

Limites :

• Isolement requis :
  • Le côté négatif de la chaîne PV doit être déconnecté des autres chaînes ou de l´onduleur.
  • Cette opération est chronophage, présente un risque de sécurité et peut endommager les bornes si elle est effectuée fréquemment.
• Pas toujours efficace pour les défauts intermittents :
  • Nécessite de pouvoir reproduire les conditions du défaut de manière fiable.
• A titre indicatif uniquement :
  • Fournit une localisation approximative du défaut.

Pour plus d´informations sur cette procédure, consultez l´article suivant : Comment utiliser les relevés de tension pour localiser les défauts de mise à la terre dans les réseaux PV solaires

Test avancé de localisation des défauts de mise à la terre

Outil Fluke : Localisateur de défaut de mise à la terre Fluke GFL-1500

Définition/fonctionnement :

• Définition : outil spécialisé permettant d´identifier et de localiser rapidement les défauts de mise à la terre dans les systèmes photovoltaïques solaires.
• Fonction d´analyse :
  • Mesure la tension en circuit ouvert, les tensions positive à la terre et négative à la terre.
  • Estime la résistance du défaut (en ohms) et renvoie l´un des quatre résultats suivants :

1. Défaut persistant (faible résistance, tension à la terre)
2. Aucun défaut détecté
3. Défaut de résistance élevée (tension présente, mais résistance élevée)
4. Capacité et résistance élevées (résultats non concluants en raison des caractéristiques du système)

• Fonction de défaut :
  • Injecte un signal traçable qui peut être suivi à l´aide d´un récepteur (avec alarme sonore) ou d´une pince pour localiser précisément le défaut.
• Fonction d´ouverture :
  • Injecte un signal traçable qui peut être suivi à l´aide du récepteur pour trouver l´emplacement exact d´une coupure dans un circuit.
• Fonction CARTE :
  • Envoie un signal traçable via un circuit qui peut être suivi à l´aide du récepteur ou de la pince pour cartographier les circuits d´un réseau. Cette fonction est utile si la documentation d´installation et les cartes de chaînes ne sont pas claires ou pas disponibles.

Cas d´utilisation :

• Détection et localisation des défauts de mise à la terre persistants
  • Détecte rapidement l´existence d´un défaut de mise à la terre.
  • Identifie l´emplacement exact du défaut.
• Enquête sur le défaut intermittent
  • Permet de détecter les défauts intermittents si les conditions à l´origine du défaut sont reproduites, notamment :
    • Déplacement d´un système de suivi
    • Test en conditions humides
• Identification de la coupure :
  • Peut détecter des coupures de circuit, telles qu´un échec d´interconnexion entre les modules.
• Cartographie du circuit :
  • Permet de cartographier les circuits dans les systèmes sans documentation de câblage précise.

Idéal pour :

• Les techniciens ayant besoin d´un dépannage précis et rapide.
• Les défauts de mise à la terre persistants et de nombreux défauts à résistance élevée.
• Les situations dans lesquelles le test manuel est trop lent ou non concluant.
• Les réseaux complexes ou non documentés, pour lesquels une cartographie est utile.

Limites :

• Formation requise :
  • Nécessite une familiarisation préalable avec l´appareil pour garantir une utilisation efficace.
• Pas infaillible sur tous les défauts :
  • Peut renvoyer des résultats non concluants sur les systèmes à capacité et résistance élevées.
• Nécessite un équipement spécifique :
  • S´appuie sur une entrée correcte (par exemple, le nombre de modules) pour la précision de localisation du défaut à l´aide du schéma du module dans la fonction d´analyse.
• Nécessite un flux de travail adapté dans certaines applications :
  • Vous devez isoler les circuits dans certains flux de travail et fonctions pour obtenir des résultats précis.

Obtenez le guide détaillé : Comment tester les chaînes PV pour détecter les défauts de mise à la terre persistants

Quelle méthode de test de défaut de mise à la terre devez-vous utiliser et dans quels cas ?

Les défauts de mise à la terre ne se présentant pas toujours de la même manière, aucune méthode de test unique n´est adaptée à toutes les situations. Les défauts persistants et intermittents peuvent se produire indépendamment, ou simultanément, dans n´importe quel système PV, indépendamment de sa conception ou de sa qualité. Pour effectuer un dépannage efficace et en toute sécurité, les techniciens doivent toujours disposer de plusieurs outils de diagnostic, afin de pouvoir confirmer rapidement la présence d´un défaut de mise à la terre, localiser précisément son origine et remettre le système en service dans les plus brefs délais.

Utilisez le tableau ci-dessous pour comparer les avantages et les limites de chaque méthode de test, et choisissez celle qui convient le mieux en fonction du type de défaut et des conditions du site :

Quelle que soit la méthode utilisée en premier lieu, le fait de pouvoir déployer les trois approches de diagnostic en cas de besoin offre les meilleures chances d´identifier et de résoudre rapidement un défaut de mise à la terre, sans tâtonnements ni interruption inutile du système.

Conclusion : sécurité, vitesse et précision. Commencez avec les bons outils

Les techniciens solaires sont souvent tenus de restaurer les systèmes rapidement et en toute sécurité. Les défauts de mise à la terre, qu´ils soient persistants ou intermittents, peuvent mettre en danger les personnes et compromettre la puissance de sortie. C´est pourquoi l´objectif principal est simple :

1. Identifier le défaut ;
2. Le localiser avec précision ;
3. Le corriger efficacement et en toute sécurité.

Pour ce faire, les techniciens doivent associer la bonne méthode au défaut spécifique qu´ils traitent. Un défaut persistant peut être détecté rapidement avec un test de tension ou une résistance d´isolement, mais sa localisation nécessite plus de précision. Un défaut de mise à la terre intermittent peut ne pas être détecté si les conditions ne sont pas réunies et que vous ne disposez pas des outils appropriés. Et dans les systèmes plus complexes ou stratégiques, des outils de diagnostic avancés tels que le localisateur de défaut de mise à la terre Fluke GFL-1500 peuvent considérablement réduire le temps et les efforts de dépannage.

En bref, si vous souhaitez assurer la sécurité, la productivité et la rentabilité des systèmes PV, équipez-vous de l´ensemble des outils et des connaissances nécessaires pour les utiliser judicieusement. Vous pourrez ainsi adapter la méthode à la panne, et corriger celle-ci du premier coup.

A propos de l´auteur

Will White a commencé à travailler dans l´énergie solaire en 2005 pour un petit intégrateur. Après avoir occupé un poste d´installateur, il a travaillé dans la vente, la conception et la gestion de projet, et a fini par devenir directeur des opérations. En 2016, il rejoint l´équipe de formation de Solar Energy International (SEI), où il se concentre sur le développement du contenu des cours et l´enseignement dans le domaine de l´énergie solaire. En 2022, il accepte un poste de spécialiste des applications solaires chez Fluke, où il prend en charge les équipements de test d´énergie renouvelable de l´entreprise, tels que les traceurs de courbe IV, les compteurs électriques et les caméras d´imagerie thermique.

Will a de l´expérience dans les domaines de l´énergie éolienne, le thermique solaire, le stockage d´énergie et les installations PV de toute taille. Il est passionné par la mise en œuvre de techniques d´installation de haute qualité et conformes au code. Will est un professionnel de l´installation PV certifié NABCEP depuis 2006 et a par le passé été installateur de chauffage solaire certifié NABCEP. Il est titulaire d´une licence en gestion d´entreprise du Columbia College Chicago et d´un MBA de l´Université du Nebraska-Lincoln. Pendant son temps libre, il travaille avec sa femme et sa fille sur leur propriété dans le centre du Vermont, où se trouve une maison en paille hors réseau.

Entrez en lien avec Will sur LinkedIn.