Un panneau solaire sur le toit d'un bâtiment présente un danger pour les pompiers qu'un système monté au sol ne présente pas : les conducteurs électriques se trouvent sur une structure à laquelle les pompiers doivent accéder, couper et ventiler en cas d'urgence. La section 690.12 de NEC 2020 — l'exigence d'arrêt rapide — répond à ce problème en exigeant que tous les conducteurs sous tension à l'intérieur des limites du réseau soient mis hors tension dans les 30 secondes suivant le déclenchement de l'arrêt. Pour tout projet de toit commercial autorisé en vertu de NEC 2020 ou version ultérieure, la conformité n'est pas facultative.
L’arrêt rapide en cas de danger répond
Un système d'onduleur de chaîne standard, lorsque la déconnexion CA est ouverte, arrête de convertir l'énergie, mais les chaînes CC entre les modules et l'onduleur restent sous tension tant que la lumière du soleil tombe sur le module. Une chaîne de 20 modules à 40 V par module produit 800 V CC même avec l'onduleur entièrement hors ligne. Les pompiers qui font un trou dans le toit pour ventiler un incendie rencontreront des conducteurs sous tension que le système électrique CA du bâtiment ne peut pas contrôler.
L'arrêt rapide élimine ce risque en garantissant que dans les 30 secondes suivant le lancement de l'arrêt (via un interrupteur dédié à l'entrée de service), tous les conducteurs à moins de 1 pied de la limite du réseau sont réduits à 30 V ou moins. En dessous de 30 V CC, le risque de choc électrique et d'arc électrique pour le personnel non protégé tombe en dessous des niveaux potentiellement mortels.
Ce qu'exige la section 690.12 du NEC 2020
Le NEC 2020 (adopté progressivement par les États américains à partir de 2020) a renforcé les exigences d’arrêt rapide introduites dans le NEC 2017 :
- Portée : tous les systèmes photovoltaïques sur ou dans les bâtiments — toit, façade, BIPV. Les systèmes montés au sol sur un terrain découvert sont exemptés.
- Limite de tension : tous les conducteurs à l'intérieur des limites du réseau doivent être à 30 V ou moins dans les 30 secondes suivant le lancement de l'arrêt rapide.
- Limite du tableau : un périmètre de 1 pied autour du réseau. Tous les conducteurs à l'intérieur de cette limite, y compris les boîtes de jonction des modules, les optimiseurs CC et le câblage inter-modules, doivent respecter la limite de 30 V.
- Initiation : un interrupteur d'arrêt rapide doit être situé à l'entrée du service public, clairement étiqueté et accessible aux pompiers sans entrer dans le bâtiment.
- Indications : une indication visuelle (généralement un voyant ou un panneau) doit confirmer qu'un arrêt rapide a été initié et que la baie est en état d'arrêt.
Architectures système conformes
| Architecture | Conforme à NEC 2020 ? | Comment l'arrêt est réalisé | Impact sur les coûts |
|---|---|---|---|
| Électronique de puissance au niveau du module (micro-onduleurs) | Oui – intrinsèquement conforme | Le micro-onduleur de chaque module arrête la conversion lorsque l'alimentation CA est coupée au début de l'arrêt. | Élevé : les micro-onduleurs coûtent plus cher par watt que les onduleurs string |
| Optimiseurs de puissance DC avec onduleur string | Oui — si les optimiseurs prennent en charge l'arrêt MLPE | Les optimiseurs passent par défaut à un état « sûr » basse tension lorsque la communication avec l'onduleur est perdue. | Modéré : coût d'optimisation ajouté au système d'onduleur de chaîne |
| Onduleur de chaîne avec dispositif d'arrêt rapide au niveau de la chaîne (SRSD) | Oui — si SRSD répond à 690.12 | Le module SRSD dédié coupe la chaîne DC à la limite du réseau lors du signal d'arrêt | Inférieur à MLPE — un SRSD par chaîne plutôt que par module |
| Onduleur string, pas d'appareils supplémentaires | Non, non conforme à NEC 2020 | Les chaînes CC restent sous tension à pleine tension ; seul le côté AC est isolé | N/A — non conforme |
| Onduleur hybride avec émetteur d'arrêt rapide intégré | Oui — si l'onduleur est certifié UL 1741 SA avec arrêt rapide | L'onduleur arrête le MPPT et envoie un signal d'arrêt aux appareils côté réseau | Similaire à chaîne + SRSD |
Dispositifs d'arrêt rapide au niveau des chaînes (SRSD) : la voie commerciale optimisée en termes de coûts
Pour les systèmes commerciaux comportant de nombreuses chaînes et une préférence pour les onduleurs de chaîne, les optimiseurs au niveau du module sur chaque module sont coûteux et ajoutent de la complexité à l'installation. Dispositifs d'arrêt rapide au niveau des chaînes — un par chaîne, installé en bordure du réseau — constituent l'alternative à coût optimisé. Ils fonctionnent en maintenant un signal d'activation alimenté provenant de l'onduleur ; lorsque l'interrupteur d'arrêt rapide ouvre le circuit CA, le signal d'activation est perdu et le contact de sécurité du SRSD ouvre la chaîne CC en quelques millisecondes.
Les SRSD sont nettement moins chers que le MLPE par module : un SRSD typique gère une chaîne (10 à 25 modules) pour 80 à 150 $ d'installation, contre 80 à 150 $ par module pour les optimiseurs. Sur un système de 500 kWc avec 250 modules (en supposant des modules de 2 kW et 25 par chaîne = 10 chaînes par onduleur), la différence de coût peut dépasser 30 000 $ installés.
Exigences en matière d'étiquetage et de signalisation
NEC 2020 nécessite un étiquetage spécifique en plusieurs points :
- Interrupteur d'arrêt rapide : Etiquette « SOLAR PV SYSTEM RAPID SHUTDOWN SWITCH », fond ROUGE, lettres minimum 3/8".
- Au tableau : une plaque indiquant que le système a une capacité d'arrêt rapide, positionnée de manière à être visible depuis le point d'accès au toit.
- Schéma du système : un schéma unifilaire du système PV doit être affiché en permanence à l'emplacement de l'interrupteur d'arrêt rapide.
- Dispositif d'indication : une lumière visible ou un panneau indiquant l'état « SYSTÈME EN ARRÊT RAPIDE » lorsque l'arrêt a été initié.
Arrêt rapide dans les juridictions non NEC
En dehors des États-Unis, les exigences d’arrêt rapide varient. La norme européenne CEI 60364-7-712 exige un interrupteur d'isolation CA accessible au point de connexion au réseau, mais n'impose pas (dans les éditions actuelles) une réduction de la tension à 30 V à l'intérieur des limites du panneau. Cependant, plusieurs pays européens ont introduit des amendements nationaux exigeant des dispositifs de sécurité au niveau du module ou de la chaîne pour les nouveaux systèmes commerciaux sur les toits. La norme allemande VDE-AR-E 2100-712, par exemple, inclut des exigences relatives à une « basse tension sûre » au niveau du générateur dans des conditions d'urgence.
Pour les projets au Moyen-Orient et en Asie centrale ciblant les marchés d'exportation ou utilisant des codes référencés aux États-Unis, confirmez les exigences d'arrêt rapide auprès de l'autorité compétente locale (AHJ). Contactez-nous pour discuter des spécifications d'équipement pour n'importe quelle juridiction - nos onduleurs Sungrow sont certifiés selon les normes CEI, CE et UL et sont compatibles avec les principaux systèmes MLPE et SRSD pour les conceptions conformes à NEC.
Impact sur la conception du système
La conformité à l'arrêt rapide doit être prise en compte dès le départ dans la conception du système, et non adaptée après l'examen du permis :
- Spécifiez les exigences SRSD ou MLPE dans la demande de prix afin que les entrepreneurs établissent correctement les tarifs.
- Le routage des chaînes doit se terminer au niveau de boîtes de combinaison accessibles ou de points de montage en bord de réseau pour l'installation du SRSD.
- L'interrupteur d'arrêt rapide doit être inclus dans le schéma unifilaire soumis pour permis
- La liste de contrôle de mise en service doit inclure un test en direct de la fonction d'arrêt rapide — voir notre guide de liste de contrôle de mise en service
- Les exigences AFCI (Arc Fault Circuit Interrupter) en vertu de la section 690.11 de NEC 2020 s'appliquent simultanément à l'arrêt rapide — certains onduleurs incluent un AFCI intégré.