Comment tester les chaînes PV pour détecter les défauts de mise à la terre intermittents

Auteur : Will White, spécialiste des applications confirmé, DER

Les défauts de mise à la terre intermittents dans les systèmes photovoltaïques (PV) font partie des problèmes les plus difficiles auxquels les techniciens du secteur solaire sont confrontés. Contrairement aux défauts persistants (ou actifs), les défauts intermittents n´apparaissent souvent que dans des conditions spécifiques : temps humide, dilatation thermique ou même mouvement du réseau de suivi. Non résolus, ils peuvent déclencher les onduleurs, créer des risques de sécurité et provoquer des pannes complètes.

Ce guide fournit une méthode étape par étape pour tester en toute sécurité les chaînes PV sous tension, afin de localiser les défauts de mise à la terre intermittents à l´aide d´outils et de procédures fiables.

Qu´est-ce qu´un défaut de mise à la terre intermittent ?

Un défaut de mise à la terre intermittent est une connexion électrique temporaire entre un conducteur porteur de courant (comme le positif ou le négatif CC) et un composant métallique mis à la terre, tel que le châssis du rack ou du module. Contrairement à un défaut persistant, la connexion n´est pas continue.

Ces défauts peuvent ne se produire que dans les conditions suivantes :

• En présence de pluie ou de condensation
• Lorsque le soleil chauffe et dilate les matériaux
• Lorsque le réseau se trouve dans une position de suivi spécifique
• Lorsque les conducteurs frottent contre les bords sous la pression du vent

En raison de leur caractère intermittent, ces défauts échappent souvent à la détection par les dispositifs de protection contre les défauts de mise à la terre conventionnels.

La sécurité d´abord : portez un EPI adapté

Le test des systèmes sous tension comporte des risques importants. Respectez toujours les protocoles de sécurité électrique de votre entreprise et la norme NFPA 70E®.

Selon la taille et la tension du système, les EPI peuvent inclure :

• Gants isolés électriquement
• Vêtements ignifugés
• Masque ou combinaison de protection contre les arcs électriques

Les défauts de mise à la terre peuvent entraîner une intensité de courant imprévisible. Jusqu´à preuve du contraire, partez toujours du principe que le système est dangereux et que les pièces métalliques non conductrices de courant sont sous tension.

Guide détaillé sur le test des circuits PV sous tension pour les défauts de mise à la terre intermittents

Etape 1. Comprendre les valeurs de tension attendues

Avant le test, calculez la tension en circuit ouvert (Voc) pour chaque chaîne PV. Utilisez la fiche technique du module et multipliez la Voc du module par le nombre de modules dans la chaîne.

Exemples :

• Voc du module = 53,8 VCC
• 16 modules en série
  → Voc chaîne = 860,8 VCC

La connaissance de cette valeur de référence vous aide à identifier les relevés anormaux.

Etape 2. Utiliser les données de surveillance du système (si disponibles)

Si le système est surveillé, vérifiez les journaux de l´onduleur à la recherche des éléments suivants :

• Codes d´erreur de défaut de mise à la terre
• Déclenchement à une certaine période de la journée
• Tendances météorologiques

Cela peut vous aider à déterminer quand et dans quelles conditions le défaut se produit.

Etape 3. Réaliser le verrouillage/étiquetage (LOTO) et l´inspection visuelle

Bien que vous testiez les chaînes sous tension, vous devez d´abord isoler et sécuriser la zone.

• Ouvrez le sectionneur à coupure en charge pour la section sur laquelle vous allez travailler.
• Appliquez les dispositifs LOTO sur le boîtier de jonction ou les sectionneurs.
• Etiquetez chaque dispositif LOTO avec les informations suivantes :
  • Nom du technicien
  • Numéro de téléphone
  • Date
  • Nature de la tache

Ensuite, inspectez visuellement le réseau à la recherche de :

• Marques de brûlure ou décoloration sur les modules
• Connecteurs fondus
• Câbles endommagés ou pincés
• Signes d´infiltration d´eau

Certains défauts intermittents sont visibles avant de commencer à effectuer des tests.

Etape 4. Vérifier qu´aucun courant ne circule

Avant d´ouvrir les porte-fusibles ou de débrancher les conducteurs, utilisez une pince multimètre CC (par exemple, Fluke 393 FC ou 283 FC/PV) pour vérifier l´intensité du courant.

• Placez la pince individuellement autour de chaque conducteur de chaîne positif et négatif.
• Confirmez le courant zéro avant de continuer.

Attention : N´ouvrez jamais les porte-fusibles et ne débranchez jamais les câbles lorsque le courant circule. Cela peut entraîner un arc CC dangereux.

Etape 5. Tester la tension de chaîne PV à la terre (côté positif)

1. Ouvrez tous les porte-fusibles positifs pour isoler les conducteurs positifs.
2. Si possible, assurez-vous que tous les porte-fusibles négatifs sont ouverts ou que les conducteurs négatifs sont retirés de la barre omnibus négative et isolés. (Cela présente des avantages, mais à cette étape, il n´est pas nécessaire d´isoler le conducteur négatif.)
3. Raccordez :
   • Le fil positif du multimètre au conducteur positif de la chaîne
   • Le fil négatif du multimètre à la barre omnibus de mise à la terre
4. Notez la tension.
5. Une valeur de zéro indique l´absence de défaut. Une tension différente de zéro peut indiquer un défaut de mise à la terre intermittent.

Continuez à tester chaque chaîne individuellement, en protégeant toujours les extrémités de fil exposées avec des capuchons de connexion ou du ruban adhésif.

Lors du test avec les conducteurs négatifs connectés en parallèle via la barre omnibus négative, un défaut de mise à la terre entraînera la mesure de la tension sur n´importe quel conducteur positif à la terre jusqu´à ce que les connexions parallèles négatives soient retirées et que l´extrémité négative des chaînes soit isolée.

Etape 6. Tester la tension de chaîne PV à la terre (côté négatif)

A présent, répétez la même procédure pour les conducteurs négatifs :

1. Avec tous les porte-fusibles positifs ouverts et l´extrémité négative du conducteur isolée des autres conducteurs (porte-fusible négatif ouvert si disponible, ou débrancher le conducteur négatif de la barre omnibus), raccordez :
   • Le fil négatif du multimètre au conducteur négatif de la chaîne
   • Le fil positif du multimètre à la barre omnibus de mise à la terre
2. Notez la tension.
3. Résultat attendu : 0 VCC
   Anormal : toute tension non nulle peut indiquer un défaut.
4. Après chaque test, protégez les extrémités de fil exposées avec des capuchons de connexion ou du ruban adhésif ou remettez le conducteur en place en toute sécurité.

Répétez cette opération pour chaque chaîne du boîtier de jonction.

Etape 7. Effectuer les tests dans des conditions humides ou de recréation de défauts

Comme les défauts intermittents dépendent souvent de facteurs externes, essayez d´effectuer vos tests dans des conditions similaires :

• Effectuez les tests tôt le matin en présence de condensation, après qu´il a plu ou après avoir pulvérisé les modules avec de l´eau distillée (uniquement si cela est sûr et autorisé).
• Si le système utilise des dispositifs de suivi, déplacez le réseau dans la position où le défaut s´est produit pour la dernière fois et testez à nouveau.

Faites preuve d´une extrême prudence lors des tests dans des conditions humides, car cela peut présenter des risques de sécurité supplémentaires. Assurez-vous que les outils sont adaptés à une utilisation dans ces environnements.

Etape 8. Identifier les valeurs aberrantes

Une fois toutes les chaînes testées :

• Comparez toutes les valeurs de tension entre la terre et le conducteur.
• Recherchez les valeurs aberrantes : les chaînes qui indiquent des valeurs anormales.
• Ce sont des éléments candidats à des tests complémentaires, notamment par mesure de résistance d´isolement ou inspection localisée.

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

Outils recommandés pour ce processus

• Pince multimètre solaire Fluke 393 FC : pour mesurer le courant CC
• Multimètre numérique solaire Fluke 283 FC/PV et pince ampèremétrique sans fil : pour mesurer le courant CC
• Fluke GFL-1500 : localisateur de défaut de mise à la terre
• Multimètre d´isolement Fluke 1587 FC : pour le test de résistance d´isolement (le cas échéant)
• Multimètre certifié CAT III ou IV, avec tension nominale supérieure à la valeur nominale du système

Que faire si aucun défaut n´est détecté ?

Si vous ne trouvez pas de défaut dans les conditions actuelles :

• Programmez un nouveau test par mauvais temps.
• Utilisez les données de surveillance pour réduire la fenêtre.
• Envisagez de réaliser un test de résistance d´isolement supplémentaire sur les circuits hors tension.
  → Comment tester les circuits PV hors tension pour détecter les défauts de mise à la terre

Résumé

Les défauts de mise à la terre intermittents peuvent être difficiles à détecter, mais ils sont souvent le signe avant-coureur d´une défaillance plus grave. En prenant des précautions de sécurité et en adoptant une approche étape par étape, vous pouvez isoler les problèmes potentiels et maintenir le système en bon état de fonctionnement.

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.

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