Bibliographie & annexes
Présentation
Auteur(s)
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Frédéric MACIELA : Ingénieur de l'École Nationale Supérieure d'Arts et Métiers (ENSAM) - Ingénieur de l'École Supérieure d'Électricité (SUPELEC) en Informatique Avancée - Ingénieur-chercheur au Laboratoire de Matériels Électriques à la Division Recherche et Développement d'Électricité de France (EDF R&D)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Les dispositifs de protection des réseaux électriques à courant alternatif contre les surtensions sont généralement de deux types : l'éclateur et le parafoudre.
L'éclateur est encore utilisé sur les réseaux de distribution et de transport d'électricité, partout où l'isolation des matériels à protéger est compatible avec la protection fournie par les éclateurs, c'est-à-dire lorsqu'il s'agit d'isolation dans l'air ou de matériels pour lesquels il n'est pas économiquement intéressant de rechercher de très bas niveaux d'isolement : matériels à haute tension HTA ou moyenne tension (20 kV) et certains matériels à haute tension HTB (63 ou 90 kV) tels que, par exemple, les réducteurs de mesure.
Il est nécessaire, en revanche, d'utiliser des parafoudres dès que l'on veut réduire l'isolement des matériels, renforcer leur protection vis-à-vis des surtensions ou améliorer la qualité du service. Ces dispositifs présentent de meilleures caractéristiques de protection, moyennant toutefois un coût plus élevé. Il existe deux types principaux de parafoudres :
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l'un, dont la partie active est constituée d'éclateurs et de varistances au carbure de silicium (SiC), est appelé dans la suite du texte parafoudre au carbure de silicium et à éclateurs ;
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l'autre, dont la partie active est constituée uniquement de varistances à base d'oxyde de zinc (ZnO), est dénommé parafoudre à oxyde de zinc.
Ce dernier, apparu au début des années soixante-dix, est devenu très séduisant, dans un premier temps, en haute tension, puis, assez rapidement, en moyenne tension. Sauf très rares exceptions, le marché des parafoudres n'est aujourd'hui plus constitué que des parafoudres à oxyde de zinc.
Ces parafoudres sont, en effet, plus compacts, de conception plus simple, offrent des caractéristiques techniques supérieures et permettent d'envisager de nouvelles applications. Leur coût est maintenant très compétitif. Enfin, signalons que les progrès technologiques dans le domaine des isolations externes, associés aux nouvelles perspectives de mise en œuvre des varistances ZnO, ont permis, dès le début des années quatre-vingt, le développement d'une nouvelle génération de parafoudres, visant à mieux exploiter les avantages de la technologie ZnO. Il s'agit des parafoudres à oxyde de zinc à enveloppe en matériau synthétique.
L'expertise technique et scientifique de référence
VERSIONS
- Version archivée 1 de mars 1996 par Frédéric MACIELA, Alain ROUSSEAU, Isabelle HENNEBIQUE
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Présentation
Parafoudres au carbure de silicium et à éclateurs1. Rappels sur les éclateurs
1.1 Principe de fonctionnement
L'éclateur est le plus simple, le plus ancien, le plus robuste et le moins cher des moyens de protection. Il est généralement constitué de deux électrodes, l'une reliée à l'élément à protéger, l'autre à la terre. L'intervalle d'air entre les deux électrodes constitue un point faible dans l'installation du réseau, évitant ainsi qu'un amorçage n'ait lieu en un point du réseau où il pourrait avoir des conséquences graves. La distance entre ces deux électrodes est réglable et détermine la tension d'amorçage.
La forme et la nature des électrodes sont très variables, mais sont généralement le résultat de campagnes d'essais diélectriques permettant de leur conférer des propriétés d'amorçage bien définies pour des conditions d'environnement données (température, humidité, pression atmosphérique de l'air ambiant).
HAUT DE PAGE1.2 Avantages et inconvénients
Le principal avantage de l'éclateur est son faible prix. Il est aussi très robuste et très facilement réglable de sorte que ses caractéristiques peuvent être ajustées suivant sa fonction.
Malheureusement, ces avantages ne vont pas sans de nombreux inconvénients.
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Une fois amorcé entre les deux électrodes, l'arc ne se désamorce pas spontanément. Le défaut artificiel ainsi créé doit être éliminé par l'action des protections et du ou des disjoncteurs associés. De ce fait, l'éclateur ne doit surtout pas fonctionner lors de surtensions de manœuvres. Il est, par ailleurs, à l'origine de coupures brèves très gênantes pour la qualité de service, spécialement en HTA.
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Le fonctionnement de l'éclateur conduit à une onde de tension coupée à front raide susceptible de provoquer des avaries au matériel bobiné situé à proximité.
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Le niveau d'amorçage est très fluctuant. Il dépend de nombreux paramètres tels que les conditions atmosphériques, l'état d'ionisation de l'air, mais surtout de la vitesse de montée de la surtension appliquée. En particulier, lors de...
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Rappels sur les éclateurs
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Varistance à base d'oxyde de zinc - . Revue Générale d'Électricité, no 9, oct. 1986.
-
(2) - HENNEBIQUE (I.), ROUSSEAU (A.), VICAUD (A.) - Connaissance et application des parafoudres à oxyde de zinc. Incidence sur la coordination des isolements - . CIGRE Session 86, article 33-10.
-
(3) - LOUIS (M.), VITET (S.), SCHEI (A.), LUNDQUIST (J.), STENSTROM (L.) - Comportement thermique des parafoudres à oxyde de zinc en milieu pollué - . CIGRE Session 92, article 33-208.
-
(4) - MACIELA (F.) - Energetic design and EDF distribution network experience of MV metal oxide surge arresters - . CIGRE SC 33.95 (Coll) IWD, article 1.20.
-
(5) - DUCREUX (J.-P.), MARQUES (G.), MACIELA (F.) - Electro-thermal behaviour of metal oxide surge arresters: numerical modeling by resolution of Maxwell's equation in a nonlinear complex permittivity dielectric - . ISH 1997.
-
(6)...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Livres et revues
Surges in high voltage networks - . Compilé par Klaus RAGALLER Plenum Publishing Corporation, 1979.
GARY (C.) - Les propriétés diélectriques de l'air et les très hautes tensions - . Direction des Études et Recherches d'Électricité de France, Eyrolles, 1984.
Guides de l'ingénierie électrique des réseaux internes d'usine - . Technique et documentation, Lavoisier, 1985.
Guide d'application des parafoudres aux réseaux de distribution - . Préparé par Ontario Hydro, Association Canadienne de l'Électricité, sept. 1988.
Parafoudres à oxyde métallique dans les réseaux alternatifs - . Publication CIGRE, no 60, Groupe de travail 06 du Comité d'Études 33, avril 1991.
SCHMITT (A.) - DEFLANDRE (Th.) - Les surtensions et les transitoires rapides de tension, en milieux industriel et tertiaire - . Direction...
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