FR3027749A1 - Dispositif de mise en securite electrique d'une installation de panneaux photovoltaiques par reduction des tensions electriques - Google Patents
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Abstract
Dispositif de mise en sécurité électrique d'une installation de panneaux photovoltaïque par réduction des tensions électriques. L'invention concerne un dispositif de coupure du circuit de production d'électricité à partir de panneaux photovoltaïque afin d'éliminer tout risque d'électrocution lors d'une intervention de pompiers ou d'action de maintenance sur une toiture équipée d'un tel système,. Ce dispositif ouvre toutes les connexions électriques entre les différents panneaux, annulant leur mise en série et ainsi toute tension dangereuse pour l'homme. 1) Ce dispositif est basé uniquement sur des processus mécaniques : les contacts électriques sont maintenus fermés par un axe maintenu par une attache et soumis à une tension de la part d'un ressort en bout d'axe. Par action sur l'attache, l'axe alors libéré et sous l'action du ressort ouvre les contacts électriques. Plusieurs commandes permettent cette opération : l'une automatique qui se déclenche par augmentation de la température au niveau de la toiture (conséquence d'un incendie), l'autre par action manuelle par les services de secours ou de maintenance avant intervention. Un fusible thermique placé au plus près de l'axe, permet aussi un déclenchement en cas de forte élévation de température sur le système même. 2) Un système à 2 voyants lumineux permet de connaître avec précision l'état du système, dispositif autonome caractérisé en ce qu'il peut être intégré à toute installation, existante ou à venir.
Description
La présente invention concerne un dispositif autonome, fiable et ré-armable de circuit électrique pour isoler entre eux les différents panneaux photovoltaïques d'une installation individuelle de production électrique sur toiture afin d'éliminer tout risque d'électrocution lors d'interventions de secours effectués par les pompiers en cas d'incendie du bâtiment, ou d'accès à la toiture pour maintenance ou remplacement d'un panneau. Cette invention peut être installée sur une installation neuve ou déjà en fonctionnement, et avec un nombre de panneaux variable. Dans une installation de production d'électricité à partir de panneaux photovoltaïques, ceux-ci sont connectés en série les uns aux autres afin de générer un courant continu sous une tension suffisante en entrée de l'onduleur pour pouvoir être injecté sur le réseau publique d'électricité. Cette tension, habituellement de 224VDC voire 448VDC, est bien au dessus du seuil de dangerosité (le risque d'électrocution fatale est réel pour des tensions au dessus de 100 Volts en courant continu). Elle représente donc un risque pour toute intervention sur l'installation ; c'est le cas lorsque les services des pompiers travaillent sur un incendie de bâtiment qui possède une telle installation en toiture, sans qu'il soit possible de stopper la source de production (soleil). Une intervention avec lance à eau, échelle métallique et autres matériaux conducteurs, s'avère donc très dangereuse pour ces hommes, qui refusent peu à peu d'intervenir dans un tel cas. Il en est de même pour les interventions de maintenance ou d'entretien nécessitant une action sur le circuit électrique. Le dispositif ne demande aucune source d'énergie, car il repose uniquement sur des actions mécaniques simples, réversibles et insensibles aux élévations de températures conséquences directes 20 d'un incendie ; sa fiabilité est donc totale pour sécuriser l'installation lors d'un tel sinistre, et permettre ainsi une intervention des pompiers en toute sécurité. Chaque câble électrique assurant la liaison entre panneaux photovoltaïques est ramenée vers un boîtier dit de sécurité (figure 1). Ce boîtier, placé à proximité des panneaux, contient un ensemble de contacts qui fermés, assurent la continuité électrique entre panneaux. Ces contacts sont maintenus fermés par 25 un système mécanique à ressort(s) mis en effort, et conservés dans cet état par une attache qui peut être décrochée suivant 2 procédés : manuellement par un déclenchement volontaire de la part d'un pompier en actionnant une manette sur un boîtier d'arrêt d'urgence ; cette manette va transmettre à l'attache un mouvement mécanique, soit par la traction d'un câble relié aux 2 éléments par un jeu de 30 poulies si les distances le permettent, soit par une commande avec liaison pneumatique, avec percussion d'une bouteille de gaz lors de l'action de la manette (le système de commande est réalisé suivant la norme éprouvée NFS 61-932 - Règles d'installation du Système de Mise en Sécurité Incendie (S.M.S.I.)). Ce boîtier d'urgence serait placé en hauteur sur la façade du bâtiment ; ainsi il serait accessible aux services de secours à tout moment, au moyen d'une 35 perche, et difficile d'accès pour tout un chacun afin de limiter les actes de malveillance. automatiquement à partir d'un capteur de température : système capillaire qui par dilatation va pousser sur un piston, système de câble tendu et fusible thermique, ... Le réglage du système permettra un déclenchement et donc une ouverture des contacts à partir d'une température jugée anormalement haute, soit une valeur autour de 100°C. Le capteur est 40 positionné sur le faîte de la toiture, ou tout autre endroit proche d'une source potentielle d'incendie En amont de cette commande, et placé en sortie du système de maintien des contacts fermés, un fusible thermique permettra un déclenchement immédiat de l'installation en cas d'incendie touchant directement le boitier de sécurité.
45 Pour éliminer tout risque de fonte du boitier de sécurité, et de remise en contact des liaisons, l'écartement des connections en position ouverte sera doublé par rapport à l'écartement minimum proposé dans les contacteurs classiques. Ce boîtier sera classé IP 44 afin d'être insensible aux intempéries et permettre un fonctionnement fiable de l'installation.
50 Afin d'avoir un retour d'information sur l'état des contacts (ouverts ou fermés) du boitier de sécurité, pour les personnes appelées à intervenir, un contact double est positionné en bout d'axe permettant de fermer dans chacune des positions (position enclenchée ou déclenchée du système) un circuit alimenté par une batterie au Lithium autonome venant allumer sur le boîtier de sécurité un voyant indiquant la position du système (ainsi à tout moment, l'un des deux voyants est allumé, fiabilisant l'information).
55 Ce circuit est composé de pyrocâble évitant tout incident en cas d'incendie. Les voyants sont de type LED ou diode pour augmenter la durée de vie et l'autonomie de l'installation. Une fois déclenché, ce système peut être réarmé par mise sous tension du système de ressort, et ré-accrochage de l'attache. Le dessin annexé schématise l'installation et illustre le procédé de l'invention : 60 En haut du schéma (figure 1), sont matérialisés les panneaux solaires (5), et leurs liaisons électriques qui sont ramenées (16) dans le boîtier de sécurité représenté par le rectangle en double trait (6). En bas de schéma, est représenté l'onduleur (7) et son système de fusibles (18). Dans le boîtier de sécurité se trouve sur la gauche le système à ressort(s) (12), tendu en position normale et qui ouvre les contacts (15) lorsqu'une commande est actionnée. L'attache associée à ces systèmes, est dessinée à droite de ce 65 boîtier (10). Devant cette attache se trouve le fusible thermique (13) qui peut aussi enclencher l'action du ressort et l'ouverture des contacts. L'attache est raccordée via une bascule (11) d'une part au capteur de température (sur le schéma, un capillaire (4) associé à un vérin (17)) placé en toiture, et d'autre part au boîtier d'arrêt d'urgence (19). Dans ce boîtier, un système de commande (9) peut actionné l'attache. En bas de ce boîtier est matérialisé le double voyant (8) témoin de la présence ou de 70 l'absence de tension dangereuse sur l'installation, alimenté par une pile au lithium (14) et couplé au système par un contact double (20) informant de l'état du système. Les câbles de liaison, réalisés en pyrocâble sont représentés par les lignes (1), (2) et (3). Ils assurent la liaison entre ces voyants et le double contact en bout d'axe. En référence à ce schéma de principe, (figure 1), les liaisons assurant le contact et le raccordement des 75 différents panneaux entre eux dans le boîtier de sécurité, sont réalisées via un ensemble de languettes métalliques mobiles qui assurent en position fermée le passage électrique entre les 2 fils issus des panneaux. Ces languettes sont solidaires d'un axe en matière isolante et résistante à la chaleur qui commande leur ouverture simultanée. Au bout de cet axe est disposé un ressort qui, tendu, positionne l'axe pour assurer la fermeture de tous les contacts ; la tension électrique entre les panneaux extrêmes 80 est alors maximale (448 VDC) et permet via l'onduleur d'injecter le courant produit sur le réseau de distribution. A l'autre bout de cet axe métallique est fixé dans un premier temps un fusible thermique, qui au dessus d'une température d'environ 100°C, fond et libère l'axe qui, sous la tension du ressort ouvre les contacts et réduit les voltages à 37,4 VDC, rendant ainsi possible toute opération d'extinction 85 d'incendie par l'eau (ou tout contact direct de tous les points de l'installation). Derrière ce fusible, au bout de l'axe, un linguet tient tendu le ressort et assure la position fermée des contacts. Ce linguet est maintenu dans cette position par une bascule mécanique qui, pour libérer ce linguet et assurer la coupure des contacts, doit être actionnée sur son second bras, soit par un câble venant du boîtier d'arrêt d'urgence (tiré par la commande actionnée par les pompiers), soit par un 90 vérin poussé par la montée en pression du gaz à l'intérieur du capteur capillaire placé en toiture, sous l'effet d'une élévation de la température liée à l'incendie du bâtiment. Un double contact placé juste devant le fusible thermique assure une boucle électrique sur l'un des 2 voyants placés dans le boîtier d'arrêt d'urgence. Ces circuits étant alimentés par une batterie au Lithium, garante d'un fonctionnement autonome sur plusieurs années, la position de l'axe et donc 95 l'ouverture ou la fermeture des circuits est signalée par l'allumage de l'un des deux voyants.
Claims (6)
- REVENDICATIONS1) Dispositif de mise en sécurité électrique d'une installation de panneaux photovoltaïques, de toiture ou autre par coupure des liaisons entre panneaux, caractérisé en ce qu'il comporte un boitier dit de sécurité, placé à proximité des panneaux, rassemblant chaque câble électrique assurant la liaison entre les panneaux et contenant un ensemble de contacts électriques reliés à un axe maintenu par une attache et soumis à une tension de la part d'un ressort en bout d'axe, par l'action d'un système de commande sur l'attache, l'axe alors libéré et sous l'action du ressort ouvre les contacts.
- 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un fusible thermique (13) placé en bout d'axe libère ce dernier en cas de montée importante de la température dans le boîtier.
- 3) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un capteur de la montée en température placé sur la toiture (capteur capillaire et vérin ou fusible thermique) entraîne le pivotement de l'attache (4) - (17).
- 4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, en ce qu'une commande placée dans un boîtier d'arrêt d'urgence, en base de l'installation actionne l'attache pour libérer l'axe (9).
- 5) Dispositif selon la revendication 4, en ce qu'un système de double voyant lumineux (8), placé dans le boîtier d'arrêt d'urgence, alimenté par une batterie au Lithium (14) et raccordé à l'axe suivant un double contact (20) raccordé en pyrocâble ( (1) - (2) - (3) ) donne l'état (ouvert ou fermé) des liaisons entre panneaux
- 6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le boitier de sécurité est extérieur, étanche et insensible aux conditions extérieures (IP 44).
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